Institut für Technische Physik Ergebnisbericht über Forschung und

Transcrição

Forschungszentrum Karlsruhe
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Institut für Technische Physik
Ergebnisbericht
über Forschung und Entwicklung 2007
Impressum
Texte und Bilder : B. Bornschein, C. Day,
L. Dörr, W. Fietz, W. Goldacker, P. Komarek,
H. Neumann, M. Noe, T. Schneider
Institut für Technische Physik (ITP)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Das Titelfoto zeigt die CAPER-Anlage zur Tritiumrückgewinnung im Tritiumlabor Karlsruhe
(TLK).
Telefon +49 7247/82-3501
Gestaltung: I. Berger, S. Orgeldinger
www.fzk.de/itp
Druck: Forschungszentrum Karlsruhe
Mai 2008
2
Inhalt
Vorwort
4
Ergebnisse aus den Forschungsbereichen
6
Magnetentwicklung für die Kernfusion
6
Supraleitende Höchstfeld- und NMR-Magnete
8
Supraleitermaterialentwicklung und energietechnische Anwendungen
10
Tritiumlabor Karlsruhe
12
Vakuumtechnik
16
Kryotechnik und Kälteanlagen
18
Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment KATRIN
20
22
Lehre und Bildung
Vorlesungen, Seminare, Workshops und Sommerschulen
22
Studien-, Diplom- und Doktorarbeiten
23
ITP Kolloquium
24
25
30 Jahre Institut für Technische Physik
Einführung
25
Die ersten zehn Jahre
26
Entwicklung des ITP seit 1987
30
Zahlen und Daten
38
Veröffentlichungen
40
Kontakt
51
3
Vorwort
triebsgenehmigung, die den Umgang mit bis
zu 40 g Tritium erlaubt und die für das Neutrinoexperiment KATRIN erforderlichen Genehmigungen einschließt.
Das Institut für Technische Physik (ITP) versteht sich als nationales und internationales
Kompetenzzentrum für Fusions-, Supraleitungs- und Kryotechnologie mit folgenden
Schwerpunktbereichen:
•
•
•
•
•
•
Die Gruppe Vakuumtechnik im ITP ist bei ITER
verantwortlich für Design, Bereitstellung und
Test der Kryovakuumpumpen. 2007 wurde mit
der Vergabe des Auftrags für die 1:1 Kryovakuumpumpe an die Industrie ein weiterer Meilenstein erreicht. Erste Kryopanels für diese
Vakuumpumpe wurden erfolgreich hergestellt.
Technologie für Fusionsmagnete
Tritium-Verfahrenstechnologie
Vakuumtechnik
Kryotechnik
Supraleitermaterialentwicklung und energietechnische Anwendungen der Supraleitung
Supraleitende Hochfeldmagnete
In der Supraleitermaterialentwicklung wurden
außerordentlich dünne MgB2 Drähte mit mehr
als 100 m Länge zur Herstellung von FlüssigWasserstoff-Sonden entwickelt und erstmals
auch supraleitende MgB2 Kontakte realisiert.
Bei den energietechnischen Anwendungen
konzentrierten sich die Arbeiten auf die Strombegrenzerentwicklung und die kryogene Hochspannungstechnik. Ein neuer Teststand zur
Untersuchung der dielektrischen Eigenschaften von LN2 bei sehr hohen Spannungen
(>100 kV) ging erfolgreich in Betrieb.
Die Arbeiten des ITP sind langfristig in den
Programmen „Fusion“, „Rationelle Energieumwandlung“ und „Struktur der Materie“ des Forschungszentrums Karlsruhe und der Helmholtz-Gemeinschaft deutscher Forschungszentren verankert.
Für die komplexen und meist multidisziplinären
Aufgaben sind einzigartige große Versuchsanlagen und Labore mit entsprechender technischer Infrastruktur verfügbar, wie das Tritiumlabor Karlsruhe, die TOSKA Anlage, die TIMO
Anlage, das Hochfeldmagnetlabor, das kryogene Hochspannungslabor und das Supraleiter-Materiallabor.
Im Hochfeldlabor wurde die Testanlage
HOMER I nach 25-jährigem Betrieb gründlich
überholt. Für die Testanlage HOMER II wurde
der künftige Einsatzflansch für (NbX)3Sn-Einsatzspulen bis 24 T konstruiert.
Das Jahr 2007 brachte neben den wissenschaftlichen Ergebnissen einige besondere
Herausforderungen und Ereignisse, die ich im
Folgenden kurz erwähnen möchte.
Die Arbeiten in der Kryotechnik umfassten im
Wesentlichen die weitere Entwicklung komplexer und außerordentlich großer Kryosysteme,
wie beispielsweise für TOSKA und KATRIN
sowie den sicheren und zuverlässigen Betrieb
der Kälteanlagen.
Bedingt durch den altersbedingten Ruhestand
vieler erfahrener Leistungsträger in den vergangenen Jahren sowie durch bedeutende
neue Aufgaben, die das ITP in der Fusionsmagnettechnologie übernommen hat, ist es
zwingend erforderlich, neues Fachpersonal zu
gewinnen. Dieses Bestreben hat zu ersten
sichtbaren Erfolgen geführt, ist aber längst
noch nicht abgeschlossen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die Integration
von Mitarbeitern des IPP aus Garching und
Greifswald zur zeitweiligen Unterstützung der
Arbeiten für die Stellarator-Fusionsanlage W7X ausgezeichnet gelungen ist.
2007 wurde vom ITP eine neue europäische
Sommerschule zu Materialien und Anwendungen der Supraleitung initiiert und erstmals in
Für W7-X entwickelt, baut und testet das ITP
die Stromzuführungen mit HochtemperaturSupraleitern und prüft einen Teil der nichtplanaren supraleitenden Torusspulen in der
TOSKA Anlage. Diese wurde dazu weiter umgebaut und angepasst.
Teilnehmer, Veranstalter und Vortragende der ersten
internationalen Sommerschule zu Materialien und
Anwendungen der Supraleitung in Karlsruhe
Das Tritiumlabor Karlsruhe erhielt vom Umweltministerium in Stuttgart eine neue Be-
4
Nicht zuletzt gilt mein ganz besonderer Dank
allen Partnern des ITP aus Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industrie für die
vertrauensvolle und fruchtbare Zusammenarbeit im Jahr 2007.
Karlsruhe organisiert. Eine weitere neue
Sommerschule zur Fusionstechnologie, ebenfalls in Karlsruhe, wurde vom ITP wesentlich
unterstützt.
Der frühere langjährige ITP-Direktor Professor
Dr. Peter Komarek erhielt 2007 zwei ehrenvolle Auszeichnungen: Im Mai berief das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ihn für fünf
Jahre in das neu gegründete Network of Excellent Retired Scientists (NES). Darüber hinaus
bekam Professor Komarek am 17. Dezember
2007 für seine außerordentlichen Verdienste in
der angewandten Supraleitungsforschung den
renommierten Heinrich-Hertz-Preis der EnBWStiftung und der Universität Karlsruhe verliehen. Gewürdigt wurden damit besonders seine
herausragenden Verdienste bei der Entwicklung und dem Bau von großen supraleitenden
Magnetspulen, wie sie beispielsweise für die
Fusion benötigt werden.
Herzlichst Ihr
Mathias Noe
Verleihung des Heinrich-Hertz-Preises an Professor Dr.
Peter Komarek (Mitte) durch EnBW-Vorstandsmitglied Dr.
Hans-Josef Zimmer (links) und den Rektor der Universität
Karlsruhe, Professor Dr. Horst Hippler (rechts)
Als Direktor des ITP wurde ich 2007 in das
Board der European Society of Applied Superconductivity (ESAS) gewählt und als Gastmitglied in den Industrieverband Supraleitung
(ivSupra) berufen.
2007 wurde mit der Renovierung unserer Bürogebäude begonnen. Ich danke unserem
Vorstand, allen Beteiligten vom Institut, den
ausführenden Firmen sowie dem Bereich
Technische Infrastruktur für ihren Einsatz.
5
Ergebnisse aus den Forschungsbereichen
Magnetentwicklung für die Kernfusion
Im Rahmen eines Tasks zur kryogenen
Stromspannungs-Charakterisierung wurde an
22 von CEA gefertigten supraleitenden SubKabeln der Einfluss verschiedener Kabelparameter systematisch untersucht (Abb. 1). Dabei
ließ sich zeigen, dass die „void fraction“ eine
Schlüsselrolle spielt. Bei zu hohen Werten, das
heißt geringer Kompaktierung, ist eine Degradation in den maximal erreichbaren kritischen
Stromwerten unter Dehnung zu beobachten.
Im Bereich Magnetentwicklung war das Jahr
2007 geprägt von Arbeiten für ITER und
DEMO sowie für W7-X.
Arbeiten für ITER (einschließlich
Broader Approach) und DEMO
Das ITP nahm Basisuntersuchungen für das
Design von HTS-Stromzuführungen für ITER
vor. Da das Stromzuführungspaket für ITER
mittlerweile allein von China abgearbeitet werden soll, stellte das ITP diese grundlegenden
Untersuchungen Anfang des Jahres ein und
verfasste einen Endbericht.
Im Task TW5-TMS-HTSMAG (Scoping Study
of HTS Fusion Magnets) wurde anhand der
innerhalb des Tasks TW5-TMS-HTSPER ermittelten Werte untersucht, auf welche Weise
HTS-Systeme sich für künftige Fusionsmagnete nutzbar machen lassen. Insgesamt ist der
Einsatz von HTSL-Materialien nur dann sinnvoll, wenn die Betriebstemperatur so hoch ist,
dass auf ein separates Strahlungsschild für
den Vakuumbehälter verzichtet werden kann.
Abb. 1: Querschnittsansicht des kleinsten Sub-Kabels 3x3
(Ø 3.3 mm), des nächstgrößeren Sub-Kabels 3x3x5 (Ø
7.6 mm) und der größten Cable in Conduit-Probe im
3x3x5x4 Layout (Ø 15 mm)
Beim Task TW6-TMSP-PFWDES (Review of
PF2-PF5 Winding Design) erfolgte die hochspannungstechnische Unterstützung für CRPP
bei der Überarbeitung des Aufbaus der ITER
PF-Spulen.
Im Task TW6-TMSC-COILMO (Definition of
Procedures for Electrical Coil Testing and PF
Transient Analysis) nahm das Institut FEMBerechnungen zur Erstellung von Spulenmodellen vor, die dazu dienen, das transiente
elektrische Verhalten des PF-CS-PlasmaSpulensystems zu untersuchen.
Beim Task TW5-TMSM-CRYTEST (Cryogenic
Testing of Materials, Welds and ITER Mockups for Magnet Structures) nahm das ITP neben diversen mechanischen Tests zur Zugfestigkeit und Bruchmechanik an Strukturmaterialien für ITER Experimente innerhalb der Entwicklung des sogenannten European Dipole
EDIPO vor. Da die entsprechenden Tests erfolgreich durchgeführt sind, ist dieser Task
abgeschlossen. Das EFDA benötigt jedoch
weiterhin dringend verschiedene Tests zu Zugfestigkeit, Bruchmechanik und Risswachstum
von Strukturmaterialien, speziell von Isolationsmaterialien bei kryogenen Temperaturen.
Daher wurde ein neuer Task TW6-TMSMCRYOGT initiiert.
Abb. 2: Einfluss von „void fraction“ und „twist pitch“ am
Beispiel eines Supraleiterstrand-Typs (OST Typ 2)
Zusätzlich führt ein zu kurzer Abstand beim
„twist pitch“ zu einer Degradation in den elektrischen Eigenschaften. (Abb. 2). Diese Hinweise bestätigten sich auch bei Proben, gemessen in SULTAN (Schweiz), bei denen sich
6
wird begleitet vom Neuaufbau der Mess-,
Steuer- und Regeltechnik, welche die Steuerung des Systems unter Berücksichtigung sicherheitsrelevanter Aspekte ermöglicht. Neu
aufgebaute Vakuumsysteme werden die für
den Serientest notwendige hohe Pumpleistung
bereitstellen.
eine Degradation des kritischen Stromes durch
eine bessere Stabilisierung mit reduzierter
„void fraction“ vermeiden ließ.
Im Rahmen des „Broader Approach“ ist das
ITP mit Auslegung, Konstruktion, Bau und Test
von Stromzuführungen für JT60-SA beauftragt
worden. Der gegenwärtige Stand des Designs
geht von sechs Stromzuführungen für die TFSpulen mit einem Leiterstrom von etwa 26 kA
und 20 Stromzuführungen für die CS&EF Spulen mit einem Leiterstrom von maximal 21 kA
aus. Sobald die Finanzierung sichergestellt ist,
wird mit den Designaufgaben begonnen. Dabei
lassen die Ergebnisse des Stromzuführungsprojekts für W7-X, wie Basisauslegung und
Materialqualifizierung, sich mit verwenden.
Die derzeit überprüfte und instand gesetzte
Elektronik wird zusammen mit dem derzeit
vorbereiteten
Messdaten-Erfassungssystem
die Erfassung aller relevanten Versuchsdaten
ermöglichen. Die dafür erforderliche Datenbank wird vom IPE erstellt. Dieses baut auch
ein neues Quench-Detektionssystem auf. Parallel zu diesen Arbeiten bereitet IPP die Spulenaufhängung (Grundgestell, Leiter und Gestelle) sowie das supraleitende Bussystem vor
(Abb. 5 bis 7).
Arbeiten für W7-X
(Stromzuführungen und Vorbereitung der
Tests von W7-X Spulen in TOSKA)
Das ITP setzte die Arbeiten zu Design, Konstruktion, Bau und Test der für W7-X notwendigen Stromzuführungen fort. Das Design ist
weitgehend abgeschlossen; erste Modellbauteile sind angefertigt. Das HTSL-Material wurde qualifiziert, und die Beschaffung der Materialien ist angelaufen (Abb. 3 und 4).
Die Vorbereitungen zum Test von W7-X Spulen in TOSKA bildeten 2007 einen Schwerpunkt der Arbeiten im Bereich Fusionsmagnete.
Die umfangreichen Planungen mündeten in
zahlreiche parallel laufende Aufbauarbeiten,
die sich wegen der engen Personalsituation
und der gleichzeitig knappen Terminvorgaben
als enorm herausfordernd erwiesen und bis ins
Jahr 2008 andauerten.
Abb. 3: 1:1-Modell des Wärmetauschers
Die Infrastruktur von TOSKA wurde weitgehend umgebaut, um Raum für den Neuaufbau
zu schaffen. Die umfangreichste Neuinstallation stellt die neu aufzubauende KryoInfrastruktur dar, die das Testbett für die
gleichzeitige Prüfung von drei W7-X Spulen
bereitzustellen hat. Die komplexe Installation
Abb. 5: Neue Ventile am B250 als Beispiel für die Überholung der Kryo- und
Vakuumtechnik bei TOSKA
Abb. 4: 1:1 Modell des HTSL-Bauteils (links) und Querschliff eines HTSL-Bandleiterstapels
Abb. 6: MSR-Schränke in Vorbereitung
für neue MSR-Technik. Im Hintergrund
Spulengestelle (IPP)
7
Abb. 7: Neue Hochstromschalter; neue
Datenerfassung im Aufbau; QD System
und Elektronik werden überholt.
Supraleitende Höchstfeld- und NMR-Magnete
tersuchungen NMR-relevanter Supraleiter am
späteren Betriebspunkt wäre der enorme Erfolg der TT-Projekte zur NMR-Spektroskopie
undenkbar. Im Jahr 2007 wurde HOMER I
überholt, modernisiert und aufgerüstet (Abb. 1).
Neben der Erneuerung aller elektrischen Zuleitungen, die nach dem 25-jährigen Betrieb auf
Grund unzähliger Temperaturzyklen zwischen
Raumtemperatur und 1.8 K brüchig waren,
wurden die Magnetpotentiale neu verlegt, der
Hochspannungsschutz verbessert, die Unterkühleinheit überprüft und repariert sowie ein
neues Wasserbad gefertigt.
In der Hochfeld-Magnetentwicklung war 2006
ein einzigartiger Meilenstein erreicht worden:
die erste Ausbaustufe der supraleitenden
Hochfeldexperimentieranlage HOMER II, ein
Zentralmagnetfeld von 20 T in einer freien
Bohrung von 185 mm. Im Jahr 2007 konzentrierte sich die Gruppe daher auf den weiteren
Ausbau und die Modernisierung der Anlagen.
F&E-Hochfeldexperimentieranlage
Jumbo
Wiederum zeigte sich, dass die Jumbo-Anlage
mit ihrem großvolumigen Heliumbad und den
Hauptspulenkonfigurationen von 10 T/Ø = 100
mm respektive 15 T/Ø = 44 mm ein nützliches
Instrument zur stationären E(I)-Charakterisierung von technischen Supraleitern (einlagige Solenoide) unter simultaner Lorentzkraft
mit Transportströmen über 3000 A darstellt.
Aufgrund gestiegener Anforderungen in den
NMR-Projekten traten 2007 lorentzkraftfreie
Messungen (I || B) in den Vordergrund. Dazu
wurden neue Probenhalter zur Charakterisierung von Einzelleitern, aber auch von supraleitenden Verbindungen – wiederum mit Transportströmen bis 3000 A – gefertigt und erfolgreich in Betrieb genommen. Der Einsatz des
Innenkryostaten für die 10 T/100 mm Spulenkonfiguration erlaubt temperaturvariable, magnetfeldabhängige Untersuchungen in einer
freien Bohrung von etwa 73 mm. Mit dieser
Anordnung werden beispielsweise gemeinsam
mit dem IEKP Messungen des Lorentzwinkels
von Halbleiterdetektoren für den ATLASDetektor bei CERN oder zur Magnetfeldabhängigkeit von Temperatur- und Hallsensoren
innerhalb der Fusionsprojekte durchgeführt.
Zudem wird diese Anordnung auch für stationäre E(I, B)-Charakterisierungen von technischen HTSL-Langdrahtproben bei beispielsweise 77 K unter Lorentzkrafteinfluss genutzt.
Ein Schwerpunkt der Arbeiten lag allerdings
bei der Aufrüstung der Anlage für Untersuchungen
an
monolithischen
(NbX)3SnHochstrom/Hochfeld-Leitern in Bezug auf das
resistive Übergangsverhalten in Abhängigkeit
von Temperatur (4,2 K bis 1,8 K) und angelegtem Magnetfeld (B bis 20 T) unter Variation der
Reaktionsglühungen der Testspulen.
Die Herausforderung besteht dabei in der reproduzierbaren Bestimmung der physikalischen Parameter technischer Supraleiter in
einem thermisch stabilen unterkühlten HeliumII-Bad mithilfe einer neuartigen Kombination
von Stromzuführung und Testspulenkörper für
Transportströme bis 2000 A und n-Werte im
Korridor zwischen 20 und 200. Eine solche
2000 A Stromzuführung und in ihrer elektrischen Verlustleistung optimierte neue Testspulenkörper wurden gefertigt und getestet. Infolge der nun höheren magnetischen Flussänderungen beim Quench der Testspule war es
außerdem erforderlich, ein neues Quenchdetektionssystem zu entwickeln, bei dem Testspule und HOMER I-Magnetsystem aufeinander abgestimmt sind. Mit dieser neuen Ausstattung wurden erste erfolgreiche Serienmessun-
25 Jahre
F&E-Hochfeldexperimentieranlage
HOMER I
Die Experimentieranlage HOMER I mit mannigfaltigen Spulenkonfigurationen von 12
T/250 mm bis zu 20 T/50 mm ist 25 Jahre nach
Inbetriebnahme das unverzichtbare Werkzeug
zur E(I)-Charakterisierung technischer Supraleiter, das heißt zur Bestimmung der physikalischen Parameter Ic und n unter simultaner
Lorentzkraftbelastung bis 300 MPa im Hochfeldbereich. Ebenso unverzichtbar ist HOMER
I bei der Charakterisierung von Bi-2223 Prototyp-Einsatzspulen gewickelt mit Leiterlängen
größer 100 m. Ohne diese Möglichkeit zu Un-
Abb. 1: 25 Jahre HOMER I – das Magnetsystem nach
erfolgreicher Modernisierung
8
sern 45 mm, 90 mm und 180 mm sowie den
zugehörigen Strom- und Potenzialzuführungen.
gen
an
den
aktuellsten
HochstromSupraleitern der Industriepartner durchgeführt,
auch innerhalb der TT-Projekte.
Technologietransferprojekte
F&E-Ausbau der
Hochfeldexperimentieranlage
HOMER II
Die Technologietransferprojekte mit der Bruker
BioSpin GmbH konzentrierten sich im Jahr
2007 zum einen auf NMR-taugliche Messungen
von
modernen
Hochstrom-NbSnSupraleitern mit Ic-Werten größer 1000 A bei
einem Magnetfeld von 20 T. Zum anderen ging
es um die Untersuchung und Optimierung von
supraleitenden Hochstrom-Verbindungen, die
in das gemeinsame 1000 MHz-Projekt einfließen.
Der Ausbau von HOMER II geschieht in zwei
Richtungen: Zum einen erfährt die Anlage in
der nächsten Phase ein Upgrade mit Einsatzspulen aus Hochstrom-(NbX)3Sn-Supraleitern,
bei dem ein rein supraleitendes System mit
einer freien Bohrung von 50 mm und einem
Zentralmagnetfeld von 24 T bei einer Temperatur von 1,8 K angestrebt wird. Dazu geschahen die ersten Vorarbeiten, wie Konstruktion
des Einsatzflansches sowie Konstruktion und
Bau der Spulenkörper und Komponenten. Die
weiteren Aufgaben bestehen darin, kommerzielle technische (NbX)3Sn-Supraleiter zu finden, die bei 24 T eine noch ausreichend hohe
Stromdichte besitzen. Dies erfordert umfangreiche E(I)-Messungen unter Variation der
Reaktionsbedingungen.
Institutionelle Zusammenarbeit
Für seine zukünftigen Aufgaben in der Fusionstechnik benötigt das ITP Potenzialtrenner.
Diese sollen vorgegebene Spezifikationen
hinsichtlich Hochspannung und Druckfestigkeiten erfüllen. Mit ihrem Know-how auf diesem
Spezialgebiet fertigte die Gruppe verschiedene
Potenzialtrenner-Prototypen und untersuchte
sie auf ihre Eigenschaften. Mit dem erfolgreichen Bau und Test kompakter Prototypen mit
15 kV Spannungsfestigkeit und einer Druckfestigkeit bis 30 bar schuf sie die Grundlage, um
eine erste Vorserie zu fertigen.
Der Erfolg dieser nächsten Ausbaustufe wird
wesentlich von der Reduktion des kritischen
Stromes Ic der eingesetzten kommerziellen
(NbX)3Sn-Supraleiter bei 24 T unter der simultanen Lorentzkraftbelastung bestimmt. Hersteller- und Literaturangaben über das Ic(ε)Verhalten bei 24 T und 1,8 K sind nicht vorhanden.
Diese notwendigen Daten lassen sich näherungsweise aus HOMER II-Messungen bei 20
T/1,8 K und simultaner Lorentzkraft durch Extrapolation ermitteln. Daher wird derzeit in einer
zweiten Linie ein Experimentiereinsatz für
HOMER II konstruiert, bestehend aus einem
Dreifachspulenkörpersatz mit den Durchmes-
Abb. 2: Skizze eines Potenzialtrenners für die Fusionstechnologie
9
Supraleitermaterialentwicklung
und energietechnische Anwendungen
Superpower YBCO-Bandleiter hergestellt, die
bei einer Betriebstemperatur von 4,2 K ein
Feld von 1,7 T erzeugte (Abb. 2). Die hohe
Festigkeit und die außerordentlich gute thermische Stabilisierung des Leiters erlaubten einen
ganz einfachen Spulenaufbau ohne Verguss
der Wicklungen.
Supraleitermaterialentwicklung
Die Supraleiterentwicklung konzentrierte sich
auf Magnesiumdiborid (MgB2) und den Hochtemperatur-Supraleiter Yttrium-Barium-KupferOxid (YBCO) als Dünnschicht-Bandleiter (CC
= Coated Conductor) mit ersten beispielhaften
Anwendungen dieser Materialien.
YBCO-Bandleiterentwicklung
Für fortgeschrittene YBCO-Bandleiter entwickelt das ITP ökonomische nasschemische
Beschichtungsverfahren auf würfeltexturierten
NiW-Substratbändern in Kooperation mit den
Partnern eines virtuellen Instituts der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren. Dank der Zusammenarbeit ließ sich
der vollkommen chemisch deponierte Aufbau
auf eigenen Substratbändern realisieren. Auf
einer zweifachen, im ITP chemisch deponierten Pufferschicht aus LZO und CeO2 wurde
vom IOT Braunschweig eine mittels MOCVD
deponierte YBCO-Schicht aufgebracht. Die
gemessenen Stromdichten von bis zu 2
MA/cm2 erreichen den Stand der Technik und
stellen für die noch seltene komplett chemische Präparation im globalen Vergleich einen
Spitzenwert dar.
400
Transport critical Current
Die erstmals vom Forschungszentrum Karlsruhe vorgestellten verseilten YBCO-Hochstrombandleiter mit Roebel-Struktur aus kommerziellem Material wurden weiterentwickelt (Abb. 1).
Auf der Basis von Leitsilber wurde die technische Notwendigkeit einer elektrischen Kopplung der Strands gezeigt, und die Wechselstromverluste wurden erstmals vermessen. Die
Kopplungsverlustbeiträge zu den Wechselstromverlusten waren gering im Vergleich zur
Hauptkomponente, den Hystereseverlusten.
Diese lassen sich nur durch filamentäre Strukturierung zukünftiger Strands reduzieren, was
ein günstiges Verhältnis der einzelnen Verlustbeiträge bewirkt. Für AC Untersuchungen wurde ein THEVA-Bandleiter in fortgeschrittener
Qualität mit einer Stromtragfähigkeit von >300
A verwendet (Abb. 1).
Original tape Ic
expected strand Ic
real strand Ic
THEVA-TCE-CC
350
300
250
200
150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Abb. 1: AC Roebel-Kabel aus THEVA-Bandleiter mit
> 300 Ampere Transportstrom
YBCO-Bandleiter nach dem derzeit am weitesten entwickelten Herstellungsverfahren der
Firma Superpower bieten dank der Verwendung
eines
hochfesten
HastelloySubstratbandes hervorragende mechanische
Eigenschaften, die kleine Wickelradien bei
Magnetspulen gestatten. Für eine experimentelle Anordnung des ISAS-Instituts in Japan
wurde eine kompakte Magnetspule aus 40 m
Abb. 2: Supraleitender Magnet aus 40 m YBCO-Bandleiter
(MOCVD-Superpower) in fünf seriellen PancakeTeilspulen. Durchmesser 50 mm; Feldstärke 1,7 T bei
4,2 K
10
MagnesiumdiboridLeiterentwicklung
Energietechnische Anwendungen
Die Arbeiten in diesem Bereich konzentrierten
sich auf die neuartigen supraleitenden Netzbetriebsmittel, wie den supraleitenden Strombegrenzer (SSB) und den supraleitenden magnetischen Energiespeicher (SMES). Dieser
Schwerpunkt wird künftig ergänzt durch Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu einer
höheren Energieeffizienz durch Supraleitung.
Für die technische Anwendung in der Flüssigwasserstofftechnologie wurden die Herstellmöglichkeiten für dünne Magnesiumdiborid
(MgB2)-Supraleiterdrähte mit Durchmessern
von etwa 0,1 mm erweitert und optimiert. Dadurch ließen sich Spezialdrähte mit Längen
von >100 m für den industriellen Einsatz herstellen.
Dabei geht es vor allem um die Entwicklung
von Prototypen und Demonstratoren. Die verfügbare experimentelle Ausstattung ist in ihrer
Kombination (SSB-Labor, SMES-Labor, kryogenes Hochspannungslabor) einzigartig und
ermöglicht es, Aufgaben von der Materialcharakterisierung über den Test von einzelnen
Komponenten bis hin zu vollständigen Tests
von Prototypen zu bearbeiten.
Grundlegendere Arbeiten bestanden in Untersuchungen zur Verbesserung der Stromtragfähigkeit von MgB2-Leitern. Die supraleitenden
Eigenschaften technischer Drähte für Wicklungen von Magneten oder Motoren lassen sich
durch Zusatz von Fremdphasen als Flussverankerungszentren beziehungsweise zur Limitierung des Kornwachstums durch Nebenphasen erheblich verbessern.
Um die Entwicklung von supraleitenden Betriebsmitteln für die Hochspannungsebene
(>100 kV) zu ermöglichen, wurde das kryogene Hochspannungslabor um eine neue Prüfhalle erweitert (siehe Abb. 4).
10
6
10
5
10
4
10
3
Bei der SSB-Entwicklung wurden für beschichtete Bandleiter grundlegende Untersuchungen
durchgeführt, welche die ausgezeichnete Eignung dieses Materials für eine SSBAnwendung demonstrieren. Mit vereinfachten
Simulationsmodellen lässt sich dabei die Temperaturerhöhung im Begrenzungsfall ganz
genau berechnen.
Die Arbeiten zur Entwicklung eines SSB für die
Hochspannung wurden fortgeführt. Dabei wurde eine erweiterte Phase zur Optimierung der
supraleitenden
Komponente
vereinbart.
open symbols: SiC doped
solid symbols: undoped
2
Jc (A/cm )
In diesem Zusammenhang wurde eine innovative Zweifach-Dotierung mit SiC und CaB6
entwickelt. Zum einen wird dadurch gezielt die
Magnetfeldverträglichkeit verbessert (Einbringen nanoskaliger Nebenphasen als Flussverankerungszentren, Erhöhung des kritischen
Feldes durch Einbau des Kohlenstoffs in das
Kristallgitter), zum anderen werden Oxidbarrieren in den Korngrenzen durch das Kalzium
abgebaut. Während die Verbesserung der
Feldverträglichkeit vor allem die Stromtragfähigkeit in hohen Magnetfeldern beeinflusst,
führt der Abbau von Oxidbarrieren durch CaB6Dotierung zu einer eher feldunabhängigen
Erhöhung des kritischen Stromes. Wie in Abbildung 3 zu sehen ist, lassen sich die Effekte
durch gezielte Kombination der Zusätze steuern.
4.2K
10K
15K
30K
10
25K
20K
2
0
2
4
6
8
10
12
µ0H (T)
Abb. 3: Nano-SiC Dotierung in MgB2 erhöht das obere kritische Feld und damit im Wesentlichen die Stromtragfähigkeit
in hohen Magnetfeldern.
Abb. 4: Neue Prüfhalle des kyrogenen Hochspannungslabors
11
Tritiumlabor Karlsruhe
Zur Unterstützung des umfangreichen Forschungsprogramms für das Programm Fusion
war die Infrastruktur des geschlossenen Tritiumkreislaufes im Tritiumlabor uneingeschränkt
verfügbar. Extern angeliefertes Tritium wird
entweder in das Tritiumlager eingespeist oder
unmittelbar für Experimente genutzt. Während
der Experimente wird das Tritium verdünnt und
verunreinigt, so dass es nach Abschluss der
Experimente in der Anlage zur Rückgewinnung
von Wasserstoff gereinigt wird, bevor die abgetrennten Wasserstoffisotope (H, D, T) in der
Isotopenanlage getrennt werden. Das Tritium
wird dann für erneute Experimente verwendet
oder im Lager gespeichert (siehe Abb. 1).
Die Abteilung Tritiumlabor Karlsruhe (TLK) der
ehemaligen Hauptabteilung Versuchstechnik
(HVT) wurde zum 1. Januar 2007 organisatorisch dem Institut für Technische Physik zugeordnet, wobei ihre Strukturen bestehen blieben.
Das TLK ist ein in Europa und Amerika einzigartiges Halbtechnikum mit einer Umgangsgenehmigung für 40 g (ca. 400 kCi) Tritium,
100 kg abgereichertes Uran sowie Rubidium
und Krypton als Prüfstrahler zu Kalibrierzwecken. Auf einer Experimentierfläche von über
1000 m² stehen mehr als zehn Handschuhkastensysteme mit einem Volumen von insgesamt
rund 125 m³ als Einschluss für die tritiumführenden Versuchsapparaturen zur Verfügung.
Gründungsaufgabe und umfangreichster Arbeitsschwerpunkt des TLK ist die Entwicklung
von Technologien für den Brennstoffkreislauf
von Fusionsreaktoren. Der zweite Schwerpunkt liegt im Aufbau von wesentlichen Systemen des Karlsruhe Tritium Neutrino Experiments (KATRIN) zur Messung der Ruhemasse
des Neutrinos.
Die experimentelle Anlage zur Entwicklung der
Plasmaabgasreinigung für ITER (CAPER)
wurde im Verbundbetrieb mit der Infrastruktur
in drei Transfers mit etwa 5,1 g Tritium versorgt; das Tritium wurde nach der Nutzung
gereinigt, aufkonzentriert und zurück ins Tritiumlager transferiert. Insgesamt wurden zwischen den Anlagen des Tritiumlabors 20
Transfers (siehe Abb. 1) durchgeführt.
Betrieb und Infrastruktur des TLK
Dabei wurden 662 l (NTP) Wasserstoff (H, D,
T) mit einer gesamten Tritiumaktivität von
8.9x1015 Bq (etwa 18.8 g) transferiert. Mit der
Isotopentrennanlage wurde das Tritium in 50
Trennläufen wieder aufkonzentriert, so dass
das unterdessen im Tritiumlabor vorhandene
Tritiuminventar von etwa 18 g für die verschiedenen Experimente ausreichte.
Nach mehr als zweijähriger intensiver Arbeit
erhielt das TLK eine neue Betriebsgenehmigung. Diese war wegen der wesentlichen Erweiterung des räumlichen Umgangs mit Tritium
und der Handhabung von Rubidium und Krypton als Prüfstrahler für KATRIN notwendig
geworden. Auch gewährt diese Genehmigung
mehr Flexibilität beim Aufbau von neuen Experimenten.
3 Transfers
20 l (NTP)
5,1 g Tritium
Externe
Tritium
Anlieferung
64 Molekularsiebe regeneriert
61 kg H2O, HTO gesammelt
0,011 g Tritium
6 Transfers
29 l (NTP)
7,5 g Tritium
H2, D2,
HD, O2
H2O, HDO,
HTO
Tritium-Lager
(reines T2)
Experimente,
Anwendungen
TritiumRückhalteSysteme
50 Trennungen
H2, D2, (T)
Isotopentrennung
WasserDetritiierung
H2
H2, HT
(HD)
H2, HT
613 l (NTP)
6,2 g Tritium
Kryogene
WasserstoffDestillation
Rückgewinnung
von Wasserstoff,
Detritiierung
He, N2, CO, CO2, ...
H2O, CH4, ...
11 Transfers
613 l (NTP)
6,2 g Tritium
Abb. 1: Geschlossener Tritiumkreislauf im Tritiumlabor
12
Die im Tritiumlabor eingesetzten Tritiumrückhaltesysteme basieren auf der katalytischen
Oxidation von Wasserstoff zu Wasser mit der
anschließenden Sammlung von H2O und HTO
in Molekularsieben. Zur Kosten- und Abfallminimierung wurden insgesamt 64 Molekularsiebe regeneriert. Dabei wurden etwa 61 kg tritiiertes Wasser mit 0.011 g Tritium gesammelt
und an die Hauptabteilung Dekontaminationsbetriebe abgegeben. In einem äußerst umfangreichen experimentellen Forschungsprogramm
wird jedoch gegenwärtig eine Anlage zur Wasserdetritiierung mit kryogener Wasserstoffdestillation im Tritiumlabor entwickelt, so dass das
im Wasser enthaltene Tritium sich auch wieder
in den Kreislauf zurückführen lässt (siehe
Abb. 1).
detritiierungsprozess erstmals mit Tritium betrieben und mit der 8 m langen Trennsäule bei
einem Durchsatz von 2 kgh-1 tritiiertem Wasser
ein Dekontaminationsfaktor von rund 300
(nach 4 Tagen) gemessen. Abbildung 2 zeigt
den unteren Teil der 8 m langen Austauschsäule und im Hintergrund das Caission mit den
Behältern für das tritiierte Wasser.
Cold-Box
Refrigerator
Zum Jahresende 2007 wurden weitere 5 g
Tritium beschafft, um die durch radioaktiven
Zerfall verringerte Menge wieder auszugleichen, so dass die Gesamtmenge Ende 2007
ca. 23 g betrug.
Abb. 3: Kryogene Destillation
F&E Fusion im TLK
Im Programm Fusion bilden die experimentellen Arbeiten zur Entwicklung der Detritiierung
von Wasser (HTO), gekoppelt mit der kryogenen Destillation von Wasserstoffisotopen, einen Schwerpunkt. Zur Detritiierung des Wassers dient der bekannte CECE (Combined
Electrolysis Catalytic Exchange) Prozess.
Parallel zur Detritiierung von Wasser wurde die
Anlage zur kryogenen Destillation aufgebaut.
Kernkomponenten sind der Refrigerator mit
einer Kühlleistung von maximal 250 W sowie
die Cold-Box mit einer Trennsäule von 2,7 m
Trennlänge und 55 mm Innendurchmesser. Bei
der Inbetriebnahme wurde erstmals eine inaktive Wasserstoffgasmischung aus Protium und
Deuterium verflüssigt und getrennt. Abbildung
3 zeigt den He-Refrigerator und die Cold-Box.
Ein weiterer Schwerpunkt im Programm Fusion
ist die Entwicklung von Prozessen zur quantitativen Rückgewinnung von Tritium aus verschiedenen Abgasen. Dazu wurde in den vergangenen Jahren der dreistufige Prozess
CAPER entwickelt.
8 m Trennsäule unten
Die dritte und letzte Stufe ist die Komponente
PERMCAT, eine direkte Kombination aus einem Katalysator und einem Palladium/SilberPermeator, der im Gegenstrom über Isotopenaustausch mit Protium betrieben wird. 2007
wurde ein neuer PERMCAT-Reaktor entwickelt,
der robuster, konstruktiv einfacher ausgelegt
und leichter zu fertigen ist. Dieser wurde in die
experimentelle Anlage CAPER eingebaut und
erstmals mit Tritium getestet. Abbildung 4 zeigt
den weiterentwickelten PERMCAT-Reaktor
und die gewellte Membrane als Kernstück des
Reaktors.
Abb. 2: Detritiierung von Wasser
Kernkomponenten dieses Prozesses sind ein
Elektrolyseur und eine 8 m lange LPCE (Liquid
Phase Catalytic Exchange) Säule. Nach Installation und Inbetriebnahme wurde der Wasser
13
Der so genannte Innere Tritiumkreislauf stellt
die geregelte Tritiumgaseinspeisung in das
Quellrohr sicher; der Äußere Tritiumkreislauf
ermöglicht die Reinigung des Tritiums und
involviert fast die gesamte TLK Infrastruktur.
2007 lag der Schwerpunkt der Arbeiten auf der
Vorbereitung des Aufbaus der Tritiumkreisläufe.
Dazu gehörten unter anderem folgende Schritte:
•
Erstellung des endgültigen Fließbilds und
der dazugehörenden Messstellenliste sowie Definition der Sicheren Zustände.
•
3D-Design der Tritiumkreisläufe auf Basis
des Fließbilds mithilfe von CATIA V5 (Abb.
6). Diese anspruchsvolle Aufgabe wurde in
Zusammenarbeit mit dem CAD Office des
Programms FUSION gelöst und diente
gleichzeitig als Demonstrationsobjekt im
Bereich Fusion.
•
Design und Fertigung tritiumkompatibler
Komponenten (Behälter, Permeatoren)
und Erwerb der benötigten Pumpen, Sensoren und Ventile.
•
Identifizierung und Erwerb der erforderlichen Automatisierungshardware. Verwendet wird das auf S7 basierende redundante Automatisierungssystem AS417H.
Eine allgemeine Beschreibung des KATRIN
Experiments und der diesbezüglichen Aufgaben des ITP findet sich im Abschnitt „Karlsruhe
Tritium Neutrino Experiment KATRIN“. Im Folgenden ist speziell der Beitrag des Tritiumlabors Karlsruhe (TLK) zu KATRIN beschrieben.
•
Beginn der Erstellung einer AS+OS Bibliothek. Es ist geplant, diese Bibliothek auch
für andere Bereiche von KATRIN einzusetzen (Spektrometer), daher wurde eine
intensive Zusammenarbeit mit Spezialisten
aus dem IK etabliert.
Eine der Schlüsselkomponenten von KATRIN
ist die fensterlose gasförmige Tritiumquelle.
Sie wird im TLK aufgebaut und muss hohen
Anforderungen hinsichtlich Quellstärke, Quellstabilität und Tritiumisotopenreinheit genügen.
•
Planung der Sensorik und Aktorik (Erstellung eines Mengengerüstes, Anfertigung
von Typenblättern, Dimensionierung von
MSR-Komponenten).
Abb. 4: Weiterentwickelter PERMCAT
KATRIN im TLK
Um die von KATRIN geforderte Tritiumgassäulendichte im Quellrohr aufrechterhalten zu
können, ist eine auf 0,1% stabilisierte Tritiumeinspeiserate von 1,8 mbar l/s (STP) erforderlich. Dies entspricht einem Durchsatz von 1,7x
1011 Bq/s oder 40 g Tritium pro Tag.
P=0.1 mbar
CMS-R
DPS1-R
DPS2-F
DPS1-F
P=5 - 9 mbar
Quellrohr
zum Spektrometer
Qinj
Transferpumpe
Argonfrost-pumpe
PalladiumMembranfilter
FIR
P=500 mbar
Das TLK ist mit einem derzeitigen Inventar von
24 g Tritium (entsprechend etwa 9x1015 Bq)
das weltweit einzige wissenschaftliche Labor,
das sowohl die behördliche Genehmigung als
auch die Infrastruktur besitzt, um die Anforderungen für KATRIN zu erfüllen. Das TLK koordiniert den gesamten tritiumrelevanten Teil von
KATRIN (Quelle- und Transportsystem) und ist
verantwortlich für das Design und den Aufbau
der KATRIN Tritiumkreisläufe (siehe Abb. 5).
nur Q2
PIRCA±
±
FIRCA
Abfallbehälter
für verunreinigtes
zur Tritiumrückgewinnung Tritium
Vorratsbehälter
für reines
Tritium
Druckgeregelter
WGTS
Pufferbehälter
PIRCA±
PIRS±
von TLK Isotopentrennanlage
Vakuumpumpsystem
& Isotopentrennung des TLK
~0.01Qinj
Abb. 5: Prinzipbild des Inneren Tritiumkreislaufs
14
Inner Loop
Outer Loop
Zweite Hülle
(Handschuhbox)
Abb. 6: D-Design der geregelten Tritiumgaseinspeisung
15
Vakuumtechnik
erhielt den Auftrag zum Bau (Abb. 1). Im Dezember 2007 wurde mit der Freigabe der
Herstellungs-Zeichnungen ein wichtiger Meilenstein erreicht. Die Anlieferung der Pumpe ist
bis Ende 2008 zu erwarten. Sie wird dann in
die Testanlage TIMO-2 am Institut eingebaut.
Nach erfolgreicher Endabnahme ist eine etwa
einjährige Testphase vorgesehen. Basierend
auf den dabei gewonnenen Resultaten wird
dann das endgültige Design für die ITER Serienpumpen (elf Stück) entwickelt.
Die Arbeitsgruppe Vakuumtechnik arbeitet seit
vielen Jahren im „European Fusion Technology Programme“ an der Entwicklung der Vakuumsysteme für ITER mit. Die Bildung der ITER
Organisation (ITER IO) als Rechtseinheit im
November 2007 und die Gründung der Europäischen Agentur „Fusion For Energy“ (F4E) in
Barcelona im Juni 2007 schufen die formalen
Grundlagen dafür, dass Europa seine Zuarbeiten für ITER konkret organisieren kann. Die
Gruppe Vakuumtechnik wird dabei die Führungsrolle in den beiden Bereichen Kryovakuumpumpen und mechanische Vakuumpumpen übernehmen. Dazu hat sie im Herbst 2007
ein detailliertes Programm mit F4E ausgearbeitet, das derzeit mit ITER IO diskutiert wird.
Ein großes Problem beim Detaildesign von
Kryopumpen ist die zuverlässige Vorhersage
des Druckverlusts über die 4,5 K respektive
80 K Kreisläufe der Pumpe. Besonders für die
hydrogeformten Bauteile mit einer komplexen
inneren Geometrie ergeben sich teils inakzeptabel hohe Abweichungen zwischen Berechnung und Experiment. Um ein grundlegendes
Verständnis zu gewinnen, wurde im Jahr 2007
die Versuchsanlage THEA zur experimentellen
Charakterisierung von Druckverlusten und
Strömungsverteilungen in für Kryopumpen
typischerweise verwendeten Kryopanels aufgebaut. Sie wird unter Druck mit Wasser bei
ITER-relevanten Reynolds-Zahlen betrieben
und ging im Dezember 2007 in den Probebetrieb. Die Klärung der Thermohydraulik für die
ITER-Kryopumpen wird eine zentrale Aufgabe
im Jahr 2008 werden.
Bei ITER geschah 2007 ein umfassender Design Review, der viele Interfaces klarer definierte, aber auch einige Fragen aufwarf. Diese
gingen zur Bearbeitung via EFDA an die
Gruppe Vakuumpumpen, so dass das Jahr
2007 durch zahlreiche relativ kleine EFDATasks gekennzeichnet war. Der Schwerpunkt
lag dabei weniger auf F&E als vielmehr auf
Untersuchungen von Schnittstellenproblemen,
wie Lecksuche und -ortung, statistische Verfügbarkeit von Vakuumkomponenten sowie
Störfallbetrachtungen
der
ITERVakuumsysteme und daraus sich ergebende
Konsequenzen für die Nachbarsysteme.
ITER-Kryopumpen
Im Jahr 2007 vollzog die Gruppe den wichtigen
Schritt hin zu einem neuartigen Design der
Pumpsysteme für die ITER NeutralteilchenInjektoren (NBI). Nachdem die Einbaugeometrie bei ITER grundlegend geändert worden
war – vom zylindrischen zu einem rechteckigen Querschnitt –, was den verfügbaren Platz
reduzierte, und nachdem zudem die vakuumtechnischen Anforderungen deutlich angehoben worden waren, ließ das klassische Pumpendesign sich nicht mehr verwenden. In einer
mehrmonatigen intensiven Designphase entwickelte die Gruppe ein neuartiges Pumpkonzept, das eine um 50 Prozent höhere Einfangwahrscheinlichkeit bietet und auch hinsichtlich
der Wärmelasten mit den ITER-Anforderungen
kompatibel ist.
Abb. 1: Kick-off Meeting beim Hersteller der PrototypToruskryopumpe im Februar 2007 (v.l.n.r.: Robert Pearce, EFDA; Hans Jensen und Christian Day, ITP; Ronald
Dekker, DeMaCo Holland).
Dieses Konzept wird auch für den DiagnostikNBI verwendet werden. Dazu hat 2007 eine
enge Zusammenarbeit mit dem Indischen
ITER Hometeam begonnen.
TIMO-2
Für das bevorstehende
2006 begonnen worden,
aufzubauen. Es handelt
tungsfähigen Ausbau der
Daneben war der Bereich ITER-Kryopumpen
2007 vom Bau der Prototyp-Toruskryopumpe
geprägt. Die niederländische Firma DeMaCo
16
Testprogramm war
die Anlage TIMO-2
sich um einen leisexistierenden TIMO,
Schließlich wurde der neue Testpartikel Monte
Carlo Code ProVac3D zur Berechnung von
Dichte- und Druckprofilen für komplexe Vakuumsysteme entwickelt. Im Lauf des Jahres
wurde er erfolgreich gegenüber anderen Codes validiert. Er soll dazu verwendet werden,
einen Direct Simulation Monte Carlo Code mit
Berücksichtigung intermolekularer Stöße aufzubauen.
um unter möglichst vielen Aspekten eine 1:1
Simulation der ITER-Bedingungen zu realisieren. 2007 wurden die neuen Vorpumpsysteme
mit größerem, ITER-relevanten Saugvermögen
beschafft. Ebenso wurden Messtechnik und
Datenspeichertechnik vollkommen neu aufgebaut und von Grund auf modernisiert. Dies
geschah im Hinblick auf eine geschätzte Laufzeit bis 2015. Schließlich wurde der TIMOKontrollkryostat geöffnet und ein Teil der Instrumentierung erneuert, besonders zahlreiche
kryogene Temperatursensoren. In Absprache
mit ITER wurde ein Design für eine flexible
Kryotransferleitung entwickelt, die derzeit von
der Industrie gebaut und im Frühjahr 2008
geliefert werden wird.
Im übergreifenden Bereich der Dienstleistungen wurde ein Auftrag für die Firma ASTRIUM
abgeschlossen. Dabei wurden Kryosorptionspanels für den Isolationsvakuumraum des
Superfluid-He-Tanks für die Bodentests des
Projekts Herschel hergestellt.
ITER-Vakuumsysteme
Die Arbeiten zur Entwicklung tritiumkompatibler Rootspumpen wurden weitergeführt. Derzeit läuft im Tritiumlabor ein Langzeittest einer
Ferrofluidik-Kartusche, die als Wellenabdichtung verwendet werden soll, um kommerzielle
ölhaltige Standard-Vorpumpen tritiumkompatibel aufzurüsten. Bis jetzt verläuft der Versuch
vielversprechend. Aufbauend auf den Ergebnissen ist für 2008 geplant, zusammen mit der
Industrie eine entsprechend modifizierte Prototyppumpe zu bauen.
Vakuumphysik
Im Bereich Vakuumphysik wurden die Grundlagenarbeiten zur Vakuumströmung im Übergangsbereich zwischen hochverdünnter und
laminarer Strömung fortgesetzt. Die Gruppe
entwickelte das Programmpaket ITERVAC,
das die Strömung im gesamten Strömungsbereich beschreiben kann. Das Programm wird
im Rahmen eines weiteren EFDA-Tasks derzeit zur Analyse des Divertor-Pumpsystems
von ITER verwendet. Parallel dazu laufen Validierungstests an der Anlage TRANSFLOW.
Darüber hinaus wurde im europäischen „Fusion Physics Programme“ eine Zusammenarbeit
mit der Universität Volos/Griechenland initiiert,
die 2008 fortgesetzt werden wird. Die Kombination der am Institut experimentell gewonnenen Ergebnisse und der in Volos verfolgten
theoretisch-mathematischen Ansätze ist äußerst erfolgversprechend und mündete 2007 in
einen von der IUVSTA (Welt-Dachorganisation
der Vakuumgesellschaften) geförderten erfolgreichen Workshop zu diesem Thema.
Abb. 2: Beschichtete Kryopanels für ASTRIUM (oben).
Das Sorptionsverhalten der kreisrunden Probe (2. v.
rechts) wurde in der Anlage COOLSORP nachgewiesen
(unten).
17
Kryotechnik und Kälteanlagen
gung der Migration von S5 auf S7 in Auftrag
gegeben. Auch die einzelnen Komponenten,
wie Regel- und Sicherheitsventile, Rohrleitungen und Venturirohre wurden bereits ausgelegt,
spezifiziert und in Auftrag gegeben, wobei
bereits ein Teil dieser Komponenten in TOSKA
integriert wurde. Dafür waren einige konstruktive Änderungen erforderlich. Zudem wurde ein
neuer Vakuumpumpstand aus Vorpumpe und
Öldiffusionspumpe spezifiziert, beschafft und
im Probebetrieb abgenommen. Für die Spulentests werden vier Stromzuführungen benötigt.
Die Stromzuführungen wurden in der Werkstatt
überholt. Die Kontaktflächen der SZF am kalten und warmen Ende wurden nachbearbeitet
und neu vergoldet. Die Stromzuführungen
mussten ausgeheizt, einem Lecktest unterzogen und danach isoliert werden.
Kryotechnik für FUSION
Die kryotechnischen Arbeiten für das Programm FUSION konzentrierten sich 2007 im
Wesentlichen auf den Umbau der TOSKA für
den Test supraleitender Magnete (Abb. 1), auf
die Entwicklung und den Bau von supraleitenden Stromzuführungen und auf die Konzeptionierung der Versorgung eines entsprechenden
Versuchsstandes (CuLTKa) mit Einbindung in
die bestehende Kryoinfrastruktur. Alle diese
Arbeiten sind für das Fusionsexperiment W7-X
in Greifswald bestimmt.
Umbau der TOSKA für den Test
supraleitender Magnete
Die internen Versorgungsleitungen des Spulentestkryostaten B 300 sowie des Kontrollkryostaten B 250 wurden vollständig bis auf
den Wärmeübertrager und die Heliumpumpen
demontiert, ebenso die Sensorik. Nach eingehender Überprüfung wurden mehrere Lecks im
Stickstoffschild gefunden und großenteils abgedichtet. Ein Bodenpanel war allerdings komplett neu zu bauen und zu installieren. Auch
der Wasserbadanwärmer war auszutauschen.
Für die kryogene Versorgung von drei Spulen
innerhalb der TOSKA, die parallel getestet
werden sollen, wurde das entsprechende R&ISchema erstellt. Auf dieser Basis wurde ein
Lastenheft für die Mess-, Regel- und Steuerungstechnik erstellt und unter Berücksichti-
Eine neue Aufgabe war die Konstruktion der
Verbindungen für den Spulentest. Es wurden
alle Verbindungen, bis auf die direkt an der
Spule, neu ausgelegt, konstruiert, gebaut und
zur Montage an das IPP übergeben.
W7-X-Stromzuführungen
Die Entwicklung der W7-X-Stromzuführungen
wurde fortgesetzt. Zunächst wurde das Grobdesign des kalten Kontakts inklusive Verrohrung und Sensorik abgeschlossen. Weitere
Aufgaben bestanden in einem 1:1-Modell des
kalten Kontakts zur Überprüfung der Herstellbarkeit bei den gegebenen engen Toleranzen,
in der Optimierung eines Presswerkzeugs zur
Fertigung der GFK-Presslinge für die kalte HVIsolation, in der Konstruktion des warmen Kontakts und vor allem in den Arbeiten zum Wärmeübertrager. Eine detaillierte Analyse von
Wärmeübertragung, Druckverlusten und Herstellbarkeit ergab eine klare Präferenz für den
neuen Typ. Ein 1:1-Modell des Wärmeübertragers wurde bereits gefertigt. Genauere
Informationen zu den Entwicklungsarbeiten der
Kryotechnik für die W7-X-Stromzuführungen
finden sich im Abschnitte über die Magnetentwicklung für die Kernfusion.
CuLTKa (Current Lead Test Facility
Karlsruhe)
Da die TOSKA wegen des Tests der W7-XMagnetspulen nicht verfügbar ist, muss ein
neuer Teststand für die W7-X-Stromzuführungen konzipiert, konstruiert und gebaut
werden. Dieser neue Versuchsstand soll wegen der erforderlichen verschiedenen Temperaturen durch die 2 kW-Tieftemperaturanlage
versorgt werden. Dadurch ergibt sich die
Schwierigkeit, dass diese Anlage dann TIMO,
Abb. 1: Vorbereitung und Revision der TOSKA (Entkernung)
18
TOSKA und den neuen Versuchstand gleichzeitig versorgen soll. Um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, muss
die kryogene Infrastruktur erweitert und angepasst werden. Dies soll durch eine der TOSKA
nachgeschaltete Ventilbox und zwei Kontrollboxen geschehen, welche die jeweiligen Massenströme hinsichtlich der gewünschten Temperaturen mischt und durch elektrische Heizungen anpasst. 2007 wurden das Grundkonzept für diese drei Boxen und erste Entwürfe
für die Aufstellungsplanung erstellt.
Kryoinfrastruktur
Neben Wartung, Instandhaltung und Instandsetzung bestanden die Arbeiten in Erweiterung,
Anpassung und Betrieb vorhandener Einrichtungen sowie Planung, Erstellung und Inbetriebnahme neuer Tieftemperaturexperimentiereinrichtungen für die Forschungsvorhaben.
Die Betriebsstatistik der 300 W- und 2 kWKälteanlagen ist in der folgenden Tabelle zusammengefasst:
Kryotechnik für KATRIN
Verflüssigungsbetrieb
Kalt- u. Warmfahren, Spülen
Kälteleistung für Experimente
Gesamt
Die umfangreichen kryotechnischen Arbeiten
für KATRIN sind im Abschnitt über das Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN)
dokumentiert.
300 W
(1,8 K)
190 h
43 h
1294 h
1527 h
2 kW
(4,5 K)
317 h
149 h
512 h
978 h
Insgesamt verflüssigten die Anlagen etwa
142.471 Liter Helium, wovon 103.468 Liter für
Experimente im ITP und 39.003 Liter an
Fremdinstitute ausgegeben wurden.
Kryotechnik für REU
Im Rahmen einer Vergleichsstudie wurde die
Eignung von PT 100- und PT 500-Temperatursensoren für den kryogenen Temperaturbereich untersucht. Für flüssiges Neon wurde
eine kapazitive Füllstandssonde entwickelt, die
in erster Linie auch für KATRIN benötigt wird.
Weitere Arbeiten, die Entwicklung von Messtechniken betreffend, waren Untersuchungen
mit Faser-Bragg-Gittern. Auch Berechnungen
zum Einfluss des Füllstands und der Wärmeleitung an Dampfdruckthermometern sowie die
experimentelle Überprüfung durch Füllstandsmessung in derartigen Dampfdruckthermometern wurden ausführlich behandelt.
Daneben wurden unter anderem die bestehenden Anlagen in vielerlei Hinsicht verbessert.
So ließ sich die Ölabscheidung an der 300 WAnlage durch Einbau eines Kühlaggregats und
Änderungen der Steuerung optimieren. Weiterhin wurde eine neue dreiteilige Schallhaube
für die Rückverdichtungsanlage installiert. Bei
der Reinigungs- und Rückverdichtungsanlage
wurde die vorhandene Simatic S5 Steuerung
gegen eine neue S7 ausgetauscht. Durch Verbesserungen an Druckluftnetz und Kühlwassernetz ließen sich erhebliche Einsparungen
erzielen. Auch wurde eine Betriebsanleitung
für
die
neue
TRENTA-He-Tieftemperaturanlage im TLK mit erstellt, die Inbetriebnahme wurde unterstützt, und die Anlage wurde zur He-Gasversorgung in die Infrastruktur
des ITP eingebunden.
Aufgrund des Bedarfs und der Schwierigkeiten
bei der komplexen Herstellung geeigneter
Potenzialtrenner ist ein Vergleich zwischen
verschiedenen Herstellern angebracht. Dazu
wurden Anfragen an die Industrie gerichtet und
schließlich zwei Hersteller ausgewählt, bei
denen Potenzialtrenner für eine Vergleichsstudie bestellt wurden. Aufgrund von Lieferschwierigkeiten bei geeigneten Potenzialtrennern wird der Vergleich erst 2008 abgeschlossen sein.
Für das IMF-II wurden spezielle Wärmeübertrager auf Heliumdichtheit getestet, um die
speziellen Schweißverfahren zu qualifizieren,
die Drücken bis zu über 200 bar standhalten
sollen.
In Zusammenarbeit mit der Firma Siemens
wurden Planungen für ein neues Projekt begonnen, in dem die kryogene Kühlung eines
HTSL-Generators mit Neon entwickelt und
getestet werden soll.
Abb. 2: Neue Schallhaube für Rückverdichtungsanlage
19
Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment KATRIN
hochvakuum- und Kryotechnik sowie die
Hochspannungsstabilisierungstechnik betrifft.
Ziel des Karlsruhe Tritium Neutrino Experiments KATRIN ist die modellunabhängige
Messung der Neutrinomasse mit einer Sensitivität von 200 meV. Die Motivation für KATRIN
folgt aus der Schlüsselrolle von Neutrinos in
der Astroteilchenphysik: Zum einen spielen
massebehaftete Neutrinos eine spezifische
Rolle als heiße dunkle Materie bei der Evolution großräumiger Strukturen im Universum.
Zum anderen kommt der Neutrinomasse eine
Schlüsselrolle beim offenen Problem der Entstehung von Masse zu.
Im Rahmen des KATRIN Experimentes ist das
ITP verantwortlich für die Tritiumprozesstechnik sowie für die Magnet- und die Kryotechnologie. Für diese Tasks stellt es die Leitung. Mehr als 95 Prozent der Mitarbeit des
ITP im KATRIN Projekt ist auf das so genannte
Quell- und Transportsystem bezogen, das in
Abb. 1 als Blockbild dargestellt ist. Es wird
wegen des Umgangs mit Tritium komplett im
TLK aufgebaut.
Das experimentelle Prinzip von KATRIN basiert auf der präzisen Vermessung des Spektrums von Elektronen aus dem Betazerfall molekularen Tritiums nahe dem kinematischen
Endpunkt von 18,6 keV. Dazu werden Elektronen aus einer fensterlosen gasförmigen Tritiumquelle höchster Intensität durch starke
Magnetfelder von supraleitenden Magneten
adiabatisch durch die 70 m lange Experimentiereinrichtung geführt. Ein System aus zwei
elektrostatischen Retardierungsspektrometern
erlaubt die Bestimmung der Elektronenenergien mit einer Auflösung von 0,93 eV.
Hauptbestandteil ist ein WGTS genanntes
supraleitendes Magnetsystem von 16 m Länge,
das in seinem 30 K kalten Strahlrohr die gasförmige Tritiumquelle beherbergt. Daneben
befinden sich auf der Strahlachse noch das
sogenannte Kalibrations- und Monitoringsystem (CMS-R) im rückwärtigen Teil und das
Transportsystem im vorderen Teil (Richtung
Spektrometer). Das Transportsystem hat die
Aufgabe, die Tritiumzerfallselektronen ins
Spektrometer zu leiten und gleichzeitig über
Pumpen den Tritiumgasfluss ins Spektrometersystem um mehr als zwölf Größenordnungen
zu reduzieren. Dies geschieht einerseits mithilfe einer differentiellen Pumpstrecke (DPS2-F)
und andererseits – als letzte Stufe – mithilfe
einer kryogenen Pumpstrecke (CPS), die bei
3,5 bis 4 K betrieben wird. Zusätzlich dargestellt sind die Tritiumkreisläufe (Inner Loop,
Outer Loop), die für eine geregelte Tritiumgaseinspeisung sorgen und die Tritiumreinheit auf
Werten von über 95 Prozent halten. Das
gleichzeitige Einspeisen und Abpumpen des
Tritiumgases ergibt im Endeffekt eine stationäre Gassäulendichte im Strahlrohr der WGTS.
Ein weltweiter Verbund von mehr als 125 Wissenschaftlern und Ingenieuren unter Federführung des Forschungszentrums ist aktuell damit
befasst, dieses Schlüsselexperiment der Astroteilchenphysik am und im Tritiumlabor Karlsruhe (TLK) aufzubauen. Die ersten Messungen
sind für 2010 geplant.
Design, Aufbau und erfolgreiche Durchführung
des KATRIN Experiments stellen höchste Anforderungen an die Prozesstechnik, besonders
was die Tritiumverfahrenstechnik, die Ultra-
Rückwärtiges
System
Fensterlose gasförmige Tritiumquelle (WGTS)
CMS-R
DPS1-R
WGTS
tube
1,8 mbar l/s
Laser
Raman
System
DPS1-F
Inner Loop
Transportsystem
DPS2-F
<10 -2 mbar l/s
CPS
<10 -7 mbar l/s
Geregelte
Tritiumeinspeisung
<10-14 mbar l/s
Strahlmonitor
Outer Loop
Tritiumrückgewinnung &
Isotopentrennung
Zentrales TritiumRückhaltesystem
Abb. 1: Blockbild der KATRIN Tritiumquelle und ihrer Schnittstellen zur Infrastruktur des Tritiumlabors Karlsruhe
20
Sowohl DPS2-F als auch CPS sind supraleitende Magnetsysteme von 7 respektive 9 m
Länge. Sie werden wie die WGTS bei externen
Firmen gefertigt und vom ITP betreut. Im Folgenden wird über den Status dieser Systeme
und der dazu gehörenden Heliumkälteanlage
berichtet. Die Tritiumkreisläufe werden in Abschnitt über das TLK diskutiert.
Fensterlose Tritiumquelle (WGTS)
Mit Bau und Auslegung der WGTS ist die Firma ACCEL betraut. Das ITP begleitet Konstruktion und Fertigung der WGTS, was mit
großem Aufwand verbunden ist: Einerseits ist
die WGTS höchst komplex aufgebaut, und die
Anforderungen an die Kühlung sind extrem
hoch (30 K stabilisiert auf 0.1%). Andererseits
unterliegt die WGTS, die einen Tritiumdurchsatz von 1.5x1016 Bq pro Tag (40 g) haben
wird, als tritiumführendes System hohen Qualitätsanforderungen.
Hauptaufgaben im Jahr 2007 waren die Bearbeitung der Vorprüfunterlagen der mehr als 20
Baugruppen des Demonstrators, mit dem 2008
die Funktionalität der komplexen Strahlrohrkühlung nachgewiesen werden soll, sowie
fabrikationsbegleitende QS-Tests, teilweise
auch in Italien (Abb. 2). Ein weiterer Schwerpunkt war die Entwicklung eines Temperaturmesssystems für das Strahlrohr. Das Konzept
sieht eine permanente Messung mit Pt-500
Sensoren vor, die in situ nach jedem Kaltfahren mithilfe von Dampfdrucksensoren kalibriert werden. Parallel zu diesen Arbeiten wurden die vom ITP als Beistellung zu liefernden
Schaltschränke für die Steuerung der WGTS
konzipiert.
Abb. 3: DPS2-F: Montage der 5 Magnetbaugruppen
klären der Schnittstellen (Abb. 3). Zusätzlich
wurden die Arbeiten an den Schaltschränken
(Beistellung) und an ihrer Programmierung
abgeschlossen und ihr Transport für die Güteprüfung bei ASG im Frühjahr 2008 vorbereitet.
Kryogene Pumpstrecke (CPS)
Die CPS liegt als letzte noch herzustellende
Großkomponente von KATRIN auf dem kritischen Pfad. 2007 wurde mit Beteiligung von
ITP, IK, HAP und externen Kooperationspartnern die Spezifikation der CPS fertig gestellt.
Dazu wurden seitens des ITP Konzepte sowohl für die Strahlrohrkühlung (3 - 4,5 K) als
auch für die Magnet- und Schildkühlung erarbeitet sowie eine mögliche Spulenkonfiguration
durchgerechnet. Die CPS wird im Januar 2008
ausgeschrieben.
Differentielle Pumpstrecke (DPS2-F)
Auch bei der DPS2-F, die von der Firma ASG
in Italien gefertigt wird, ging es vor allem um
das Überwachen der Fabrikation und das Ab-
Kälteanlage und Kryotransferleitung
Nach Behebung der Restmängel steht die
Kälteanlage nun voll zur Verfügung. Die Fertigung der Kryotransferleitungen, die die Kälteanlage mit den Magnetkryostaten verbinden
wird, erfolgt durch die Firma Cryotherm und
wird ebenfalls vom ITP begleitet. Auch dabei
bestanden die Hauptaufgaben 2007 in der
Bearbeitung der Vorprüfunterlagen und in fabrikationsbegleitenden QS-Tests. Die erste
Teillieferung wird Mitte Januar 2008 erfolgen.
Abb. 2: WGTS: Blick in das Strahlrohr mit der Tritiuminjektionskammer (Löcher)
21
Lehre und Bildung
Vorlesungen, Seminare, Workshops und Sommerschulen
Vorlesungen
Sommerschulen
Supraleitende Systeme für Ingenieure (2 SWS)
Prof. Dr.-Ing. Mathias Noe
Universität Karlsruhe – Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik (SS 07)
KIT Summer School on Materials and Applications of Superconductivity
23. bis 27. Juli 2007
Karlsruhe
Supraleitende Materialien und Systeme für
Ingenieure (2 SWS)
Prof. Dr.-Ing. Mathias Noe
Universität Karlsruhe – Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik (WS 07/08)
Fusionstechnologie (2 SWS)
Dr. Walter Fietz, Dr. Christian Day
Universität Karlsruhe – Fakultät für Maschinenbau (SS 07 und WS 07/08)
Technische Physik/Thermodynamik
Dr. Holger Neumann
Berufsakademie Karlsruhe – Fachbereich Maschinenbau
Teilnehmer der ersten internationalen Sommerschule zu
Materialien und Anwendungen der Supraleitung vom 23.
bis 27. Juli 2007 in Karlsruhe.
Technische Mechanik 2/Kinetik
Dr. Holger Neumann
Berufsakademie Karlsruhe –Fachbereich Maschinenbau
25 junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Belgien, der Schweiz, Spanien,
den Niederlanden, Österreich, Finnland, England, Polen und Deutschland nahmen an dieser ersten Sommerschule zu Materialien und
Anwendungen der Supraleitung am Institut für
Technische Physik teil, um sich über aktuelle
Entwicklungen in der Supraleitung zu informieren und sich untereinander kennenzulernen.
Für 2008 und 2009 sind Fortsetzungen der
Sommerschule in Finnland und in Frankreich
vorgesehen; 2010 wird es dann ein Wiedersehen in Karlsruhe geben.
Arbeitssicherheit, Umweltschutz
Kai Bauer
Berufsakademie Karlsruhe – Fachbereich Maschinenbau
Seminare
VDI-Kurs Kryotechnik
28. Februar bis 2. März 2007
Karlsruhe
International Summer School on Fusion Technologies
03.bis 14. September 2007
Karlsruhe
Kryostatbau
13. bis 14. September 2007
Haus der Technik, Essen
Die Kunst, sich selbst zu präsentieren
19. bis 20. Juli 2007
Karlsruhe
22
Studien-, Diplom- und Doktorarbeiten
Betreute Studien- und Diplomarbeiten 2007
(* abgeschlossen)
Doktorarbeiten 2007 (* abgeschlossen)
André Berger
Entwicklung supraleitender strombegrenzender Transformatoren
Philipp Keller
Elektrische und mechanische Untersuchungen
an BSCCO-Band-Hochtemperatursupraleitern
für Stromzuführungen
Frank Eichelhardt (IK)
Bestimmung des Tritiumrückhaltevermögens
mit einer Argonfrostpumpe
Melvin Manuel *
Sensitivity characterization of fiber Bragg grating sensors for cryogenic temperature applications
Aleksandra Gotsova (IK)
Testmessungen mit der DPS2-F (Bestimmung
des Teilchenflussreduktionsfaktors und FT-ICR
Messungen)
Oliver Näckel
Messtechnische und rechnergestützte Untersuchung des Einflusses von Skin- und Proximityeffekt auf Spuleninduktivität im Frequenzbereich zwischen einigen Hertz und mehreren
Hundert Kilohertz
Bing Liu
Influence of preparation and doping on superconducting properties of MgB2 conductors
Robert Michling
Messungen mit der Anlage Trenta zu Optimierung des WDS/ISS Systems für ITER
Alexander Winkler *
Untersuchung der Durchschlagfestigkeit von
flüssigem Stickstoff
Stefan Moldenhauer
Wechselstromuntersuchungen an Kabeln aus
Hochtemperatursupraleitern und Aufbau einer
dazugehörigen Messeinrichtung
Christian Schacherer
Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Entwicklung supraleitender
Strombegrenzer
BA-Ausbildungen 2007 (*abgeschlossen)
Christian Friedmann
Bachelor of Engineering – BA-Mannheim
Florian Josten
Dipl.-Wirtschaftsingenieur – BA-Karlsruhe
Michael Schwarz
Thermische Leitfähigkeit von Werkstoffen zwischen 300 K und 4,2 K unter besonderer Berücksichtigung der Entwicklung supraleitender
Magnete
Inga Thein *
Christian Pulch
Bachelor of Engineering – BA-Karlsruhe
Mark Stemmle (U Hannover)
Entwicklung und Simulation von supraleitenden Hochspannungsstrombegrenzern
Anne-Kathrin Weber *
Elisabeth Weiss
Bachelor of Engineering – BA-Mannheim
Michael Sturm (IK)
Aufbau und Test des Inner Tritium Loop von
KATRIN
Christin Melzer
Dipl.-Ing. Elektrotechnik – BA-Karlsruhe
Alexander Winkler
Transient electrical behaviour of ITER pf coils
23
ITP Kolloquium
17.04.2007
16.10.2007
Die Tritium-Plant von ITER
M. Glugla
08.05.2007
Supraleitende Höchstfeldmagnete – vom Entwurf bis zum
Routinebetrieb
Th. Schneider
Die Vakuumsysteme von
ITER – Ein Überblick
30.10.2007
C. Day
Stromzuführungen für Fusionsanwendungen
R. Heller
15.05.2007
Überblick über die Arbeiten im
Bereich Fusionsmagnete
06.11.2007
W. Fietz
05.06.2007
I. Cristescu
Kryotechnik im ITP
20.11.2007
Status von KATRIN
Magnesiumdiborid – vom Flaschengeist zum technischen
Supraleiter
B. Bornschein
S. Schlachter
H. Neumann
19.06.2007
03.07.2007
Introduction of TRENTA facility
as support for EU tritium plant
procurement package
Entwicklungen zu MgB2- und
YBCO-Leitern
04.12.2007
W. Goldacker
FBI-Testanlage. Charakterisierung von supraleitenden Drähten und Kabeln für ITER
K.-P. Weiss
24
30 Jahre Institut für Technische Physik
Einführung
Magnetscheidung und zur Kühlung supraleitender Generatoren an, jeweils in enger Kooperation mit Industrieunternehmen.
Das Forschungszentrum Karlsruhe und die
Universität Karlsruhe (TH) hatten vor 1977 ein
gemeinsames „Institut für Experimentelle
Kernphysik“ mit drei Teilinstituten (IEKP I, II,
III). Dessen ursprüngliche Aufgaben waren die
kernphysikalische Forschung sowie die Entwicklung von Komponenten für supraleitende
Teilchenbeschleuniger, das heißt vor allem von
Dipol- und Quadrupol-Magneten (IEKP III) und
von Kavitäten (IEKP II).
Dieser Entwicklung entsprechend beschloss
der Aufsichtsrat des Forschungszentrums
1977 die Aufteilung des Instituts aufseiten des
Forschungszentrums in ein „Institut für Kernphysik“ (IK), mit den Aufgaben Kernphysik und
Hochfrequenz-Supraleitung sowie ein „Institut
für Technische Physik“ (ITP) mit Aufgaben in
der Hochstrom-Supraleitung und Kryotechnik.
Aufseiten der Universität blieb das Institut zunächst unverändert. Professor Dr. Werner
Heinz leitete weiterhin das nur mit wenigen
Mitarbeitern ausgestattete IEKP III in Personalunion mit dem ITP insgesamt. Der für die
Supraleitungsgrundlagen an das IEKP III berufene Professor Dr. Helmut Wühl wurde
zugleich Leiter der entsprechenden Abteilung
des ITP.
Da das Thema Beschleuniger für das Forschungszentrum schon vor 1977 seine Relevanz verlor, entwickelte sich das IEKP III in
Richtung technischer Anwendungen der Hochstrom-Supraleitung. Bereits 1975/76 übernahm
es eine völlig neue Aufgabe: die Entwicklung
einer supraleitenden Torusfeldspule für das
erste internationale Fusionsmagnet-Projekt,
den „Large Coil Task“ (LCT) im Rahmen eines
„Implementing Agreements“ der Internationalen Energieagentur (IEA). Neben den Fusionsmagnetentwicklungen liefen Arbeiten zur
25
Die ersten zehn Jahre
zusammen mit weiteren Ausbaustufen der
Anlage von großer Bedeutung für die Arbeiten
des Instituts zu Fusionsmagneten. Diese Arbeiten haben sicher auch die Gründung des
Projekts „Kernfusion“ 1982 im Forschungszentrum mit angestoßen. Seit damals ist das Forschungszentrum Karlsruhe auch eine eigenständige EURATOM-Assoziation im Europäischen Fusionsprogramm.
Schon in den ersten Jahren konsolidierte das
ITP sein Programmportfolio rasch in Bereichen,
die großenteils heute noch relevant sind:
•
Fusionsmagnete
Diese Arbeiten wurden etliche Jahre begleitet von Studien für Fusionsanlagen
gemeinsam mit anderen Instituten des
Forschungszentrums sowie mit Kollegen in
den USA (University of Wisconsin/Madison
und LLNL).
•
Magnete für Forschung und Technik
heute „Hochfeldmagnete“
•
Supraleitungsgrundlagen
Die Arbeit auf diesem Gebiet endete mit
der Pensionierung von Professor Wühl
2002. Dafür war bereits 1980 ein heute
noch höchst wichtiger Bereich dazugekommen, nämlich die
•
Entwicklung von Hochstrom-Supraleitern
•
Entwicklung von nichtmetallischen Strukturwerkstoffen
Diese floss im Rahmen der Fusionsmagnetentwicklung später in die auch heute
noch wichtige Charakterisierung von metallischen Strukturwerkstoffen bei tiefen
Temperaturen ein.
•
Kryotechnik und Kryophysik
Die Kryotechnik bildete eine zentrale Aufgabe für alle Experimentierbereiche.
Abb. 1: Der Leiter der EURATOM LCT-Spule, als erster
zwangsgekühlter Leiter für Fusionsmagnete (Fertigungsentwicklung bei VAC, heute EAS) und das Wickeln einer
Doppelscheibe der LCT-Spule bei Siemens.
Die Arbeit am ITP war bereits in den ersten
acht bis zehn Jahren von großen experimentellen Projekten und deren Ergebnissen geprägt.
Als größte Aufgabe ist das FusionsmagnetProjekt LCT zu nennen, geleitet zunächst von
Dr. Krauth, nach dessen Wechsel zur Firma
VAC (heute EAS) von Dr. Ulbricht. Das ITP
hatte Leiter, Spule und Spulentestanlage
TOSKA in enger und fruchtbarer Kooperation
mit den Fachunternehmen entwickelt (Abb. 1).
Der erfolgreiche Betrieb der Spule nicht nur in
der neuen TOSKA-Anlage (Abb. 2), sondern
auch im Verbund mit den fünf Spulen der anderen Projektpartner in der großen Testanlage
des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in
den USA (Abb. 3) übertraf alle Erwartungen.
Zahlreiche Experten des Instituts wurden bis
1987 abwechselnd für rund ein Jahr in das
ORNL delegiert und arbeiteten dort mit großer
Begeisterung. Zudem erwies sich die Genehmigung zum Bau der TOSKA-Anlage im ITP
als eine weit über das LCT-Projekt hinausweisende wichtige Entscheidung: Bis heute ist sie
Abb. 2: Der erste Test der LCT-Spule in der neuen
TOSKA-Anlage
26
Abb. 3: Die Testanlage im ORNL mit allen sechs Spulen
im Torusverbund
Am ITP war vor dem LCT-Projekt, zunächst
von Dr. Dustmann, nach dessen Ausscheiden
von Dr. Jüngst, ein kleiner Torus TESPE mit
einer Vorstufe des LCT-Leiters als Lernobjekt
aufgebaut worden. Er wurde später bei
Magnetsicherheits-Experimenten und zur Qualifizierung des W7-X Leiters eingesetzt (Abb. 4).
Abb. 4: Der TESPE-Torus als Vorexperiment zum LCT und
für spätere Magnetsicherheits-Experimente sowie W7-X
Leiteruntersuchungen
Die Fusionsmagnetentwicklungen waren in
diesen ersten zehn Jahren von Studien begleitet, deren Ziel eine kompakte 14 MeVNeutronenquelle für erste Wand und Blanketentwicklung war (Dr. Maurer). Diese Studien
basierten auf dem Prinzip einer TandemSpiegelmaschine, da ihre Zugängigkeit für
Testobjekte besonders attraktiv erschien. Die
Entwicklung der Spiegelmaschine wurde in
den USA intensiv mit großen Experimenten
betrieben, vor allem im LLNL. Daher wurden
die Studien mit amerikanischen Partnern vom
dem LLNL und von der Universität Wisconsin
in Madison durchgeführt. Natürlich waren auch
Reaktorinstitute des
Forschungszentrums
Karlsruhe beteiligt, nämlich das Institut für
Reaktorsicherheit (IRS) und HIT (Abb. 5). Mit
der Entscheidung des US-DOE, das Spiegeleinschlusskonzept nicht weiter zu verfolgen,
wurden diese Studien beendet. Die dabei gewonnene Expertise floss in die inzwischen
begonnenen internationalen Konzeptentwurfsarbeiten der IAEA zu reaktorrelevanten Tokamak-Systemen ein (INTOR, später dann ITER:
„Conceptional Design Activity“).
Abb. 5: Die TASKA-M Studie für eine 14 MeV Neutronenquelle auf der Basis einer Tandem-Spiegelmaschine
27
Abb. 7: Das Hochfeldmagnetsystem HOMER I in seiner
ersten Ausbaustufe
Auch wurde die bei CEA Grenoble entwickelte
Kühltechnik eines 1,8 K He-Bades unter Atmosphärendruck weiterentwickelt und eingesetzt,
um höhere Feldstärken zu ermöglichen.
Abb. 6: Der supraleitende Magnetscheider ESCOS für die
Firma KHD
Sowohl bei diesen Arbeiten als auch bei den
Fusionsmagnetentwicklungen zeigte sich zunehmend die Bedeutung einer Weiterentwicklung von Hochfeld-Hochstromleitern. Dafür
gelang es 1980, Dr. Flükiger vom MIT anzuwerben. Er baute diesen Bereich mit allen
erforderlichen Mess- und Fertigungseinrichtungen im erweiterten Labormaßstab auf. Dies
sollte sich auch und vor allem für die 1987
einsetzende Entwicklung der neu entdeckten
Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) als bedeutungsvoll erweisen (siehe unten).
Der Bereich Magnete für Forschung und
Technik war zunächst auf eine industrienahe
Aufgabe fokussiert: die Entwicklung eines leistungsstarken supraleitenden Magnetscheiders
mit dem Industriepartner KHD (Dr. Jüngst,
Abb. 6). Der Erfolg dieses Projekts führte bei
KHD zu einem industriellen Nachfolgeprojekt
und zu dessen Einsatz bei einem Bergbauunternehmen in der Türkei. Ein großer Marktdurchbruch blieb dem Industriepartner allerdings aus verschiedenen Gründen versagt.
In der Kryotechnik (DI Lehmann), die bereits
vor der Gründung des ITP eine zentrale ingenieurtechnische Bedeutung hatte, wurden neben der Ausstattung der Experimentierplätze
auch neue eigenständige experimentelle Untersuchungen aufgenommen, allem voran der
Aufbau der HELITEX-Anlage zur Entwicklung
von Flüssig-He-Pumpen und zur Untersuchung
von He-Zwangsströmungskreisen (Abb. 8/9).
Diese Arbeiten erwiesen sich als höchst bedeutsam für die Fusionsmagnetentwicklung,
beispielsweise schon für das Projekt LCT (zunächst Dr. Krafft, dann DI Lehmann und DI
Zahn).
Das ITP nahm dann ein Arbeitsgebiet auf, das
bis heute eine zentrale Rolle im Institutsprogramm spielt – die Hochfeld-Magnetentwicklung (Dr. Turowski bis zu seinem Tod 1995,
danach Dr. Schneider). In der ersten Zehnjahresperiode wurde das Testsolenoidsystem
HOMER I in einer ersten Ausbaustufe entwickelt, wobei für eine Feldstärke > 8 T zunächst
ein NbTiHf-Leiter eingesetzt wurde, später
dann selbstverständlich Nb3Sn (Abb. 7).
28
Abb. 8/9: Die HELITEX-Anlage zur Entwicklung von LHe-Pumpen und zur Untersuchung von He-Zwangsströmungskreisen
Die Arbeiten im Bereich Supraleitungsgrundlagen (Professor Wühl) waren stark auf das
Verständnis der technischen Leiter (NbTi und
Nb3Sn) wie auch auf potenzielle neue technische Leiter ausgerichtet. Diese betrafen das
System Nb3Ge, den Supraleiter mit dem zum
damaligen Zeitpunkt höchsten Tc von ~ 22 K
(Dr. Schauer), sowie den technisch attraktiv
erscheinenden Faserleiter Nb-C-N (Dr. Dietrich). Mit der Entdeckung der HochtemperaturSupraleiter wurden aber alle Grundlagenarbeiten auf das Verständnis der neuen Materialien
ausgerichtet.
Die Beschäftigung mit Kryophysik und Energietechnik begann mit der Kühlung von supraleitenden Turbogeneratoren. Zur Entwicklung
solcher Generatoren liefen vor allem bei Siemens, aber auch bei BBC (heute ABB) große
Programme. Dr. Hofmann baute am ITP ein
anspruchsvolles rotierendes He-System auf,
mit dem die Physik des Heliums in einem Turboläufer untersucht werden konnte (Abb. 10).
Es kam zur fruchtbaren Kooperation mit den
beiden genannten Industriepartnern.
Am 31. Dezember 1984 verstarb der Institutsleiter Professor Heinz. Der Aufsichtsrat beschloss die Weiterführung des ITP und berief
Professor Dr. Peter Komarek zum neuen Leiter.
Dieser wurde zugleich als Honorarprofessor
Mitglied der Fakultät für Elektrotechnik und
Informationstechnik der Universität Karlsruhe.
Professor Wühl blieb Abteilungsleiter im ITP
und als Angehöriger des IEKP Mitglied der
Physikfakultät der Universität.
Abb. 10: Anlage ROTAX zur Untersuchung der
Kühltechnik supraleitender Turbogeneratoren
29
Entwicklung des ITP seit 1987
Noch während der Arbeiten an POLO war mit
dem IPP Garching vereinbart worden, die Entwicklung der nichtplanaren supraleitenden
Spulen für den Stellarator W7-X gemeinsam
durchzuführen. Die wesentlichen Beiträge von
Forschungszentrum Karlsruhe/ITP bestanden
darin, eine Einzellänge des entwickelten Leiters in der zu STAR umgebauten TESPEAnlage zu testen und danach die in der Industrie gebaute Prototypspule in TOSKA zu
erproben. Letzteres geschah 1998 (Abb. 12);
der erfolgreiche Test war Bedingung für die
Freigabe der Serienfertigung der W7-X-Spulen
in der Industrie. Schon im Vorfeld und im Hinblick auf künftige große Experimente war kräftig in die kryotechnische Infrastruktur des ITP
investiert und diese um eine leistungsstarke
He-Kälteanlage (2 kW @ 4 K) erweitert worden.
Fusionsmagnetentwicklung
(Dr. Ulbricht bis Februar 2003, danach Dr.
Fietz)
Noch während der LCT-Spulentests 1986/87
im ORNL begann das zweite große Fusionsmagnetprojekt „Entwicklung und Bau einer
Poloidalfeldspule, die schnell gepulst werden
kann“. Auch dabei stand zuerst die Entwicklung des Leiters im Vordergrund, gefolgt von
der Entwicklung der hochspannungsfesten
Stromzuführungen und, für die Tests in
TOSKA, dem Aufbau einer Hochleistungsschaltanlage. Die Entwicklung des komplexen
Leiters stellte den Industriepartner vor große
fertigungstechnische Probleme, und trotz des
experimentellen Erfolgs der POLO-Spulentests
in TOSKA (Abb. 11) musste das Leiterkonzept
als zu teuer für weitere Fusionsmagnetprojekte
eingestuft werden. Die erarbeitete Hochspannungstechnik hingegen erwies sich als zukunftsweisend für die weiteren Fusionsmagnetprojekte und Aufgaben in der Energietechnik.
Der bedeutendste Schritt danach war die Erweiterung der TOSKA-Anlage (Mess- und Regeltechnik, Schaltanlage etc.) für den Test
einer ITER Toroidalfeld-Modellspule (TFMC)
(Abb. 13). Dieses Projekt war die bis dahin
größte experimentelle Aufgabe, die das Institut
bewältigte. Die Ergebnisse erfüllten die Erwartungen, auch die der Partner, voll und ganz.
Abb. 12: Test der W7-X Prototypspule in TOSKA
Abb. 11: Test der POLO-Spule in TOSKA
30
nere Apparatur (10 kN/3 kA) war für Einzelleiter bestimmt, die größere (100 kN/10 kA) für
Leiterbündel, in den vergangenen Jahren speziell für ITER-Subkabel, bei denen ein intensives EFDA-Programm abgearbeitet wurde.
LCT Spule
TFMC
Abb. 13: Einbau und Test der ITER TFMC in TOSKA
Die hohen Ströme in den Fusionsmagneten
(bei ITER bis 68 kA) veranlassten die Entwicklung von HTS-Stromzuführungen (Dr. Heller) in
Abstimmung mit dem EFDA Team und in Zusammenarbeit
mit
CRPP/Schweiz
und
NIFS/Japan.
Abb. 14: Entwicklung und Test einer ITER-relevanten HTSStromzuführung für 70 kA
Nach dem Test von 10 kA- und 20 kAVorstufen wurde eine ITER-relevante 70 kAStromzuführung entwickelt und nach der
TFMC in TOSKA erfolgreich getestet (Abb. 14).
Dieses positive Ergebnis bewog das IPP
Greifswald dazu, das Forschungszentrum
Karlsruhe zu beauftragen, die Stromzuführungen für W7-X als HTS-System zu entwickeln,
wobei nach erfolgreichem Test eines Prototyps
eine industrielle Fertigung vorgesehen war.
(Vergleiche die aktuellen „Ergebnisse aus den
Forschungsbereichen“.)
10 kN–3 kA-13.5 T
Eine Aufgabe, die zunächst im Rahmen der
Supraleiterentwicklung begonnen wurde (Professor Flükiger) und dann zunehmend auf die
NET- respektive ITER-Leiter konzentriert wurde (DI Specking, nach dessen Pensionierung
Dr. Weiss), betraf die Untersuchung der Stromdichteabhängigkeit von Nb3Sn-Leitern von der
mechanischen Belastung. Dazu wurden zwei
Testmagnetsysteme aufgebaut, mit denen sich
der kritische Strom im Magnetfeld unter mechanischer Dehnung beziehungsweise Querkompression messen lässt (Abb. 15). Die klei-
100 kN–10 kA-14 T
Abb. 15: Die Anlage FBI zur Untersuchung von A 15-Leitern unter mechanischer Belastung
31
der Magnete mit einer Zeitkonstante von rund
108 Stunden für den Stromabfall über den gesamten elektrischen Widerstand des Magnetsystems. Das bedeutet, dass der Widerstand
der einzelnen Supraleiterverbindungen im
Bereich von ca. 10-14 Ω bleiben muss.
Hochfeld- und NMRMagnetentwicklung
Das bereits erwähnte Hochfeldmagnetsystem
HOMER I erhielt besonderes Gewicht, als
1986/87 die vertragliche Zusammenarbeit des
ITP mit Bruker BioSpin zur Entwicklung von
Hochfeld-NMR-Magneten begann. Sie startete
mit 750 MHz-Systemen (17,2 T im Nutzvolumen) und steigerte sich über die Jahre bis zu
900/950 MHz, der derzeit erreichbaren Grenze
mit zulegierten Nb3Sn-Leitern (Abb. 16).
Der Erfolg der heute noch fortdauernden Zusammenarbeit mit Bruker BioSpin, der dem
Forschungszentrum Lizenzeinnahmen bringt,
hat dieses zu wichtigen Investitionen für eine
längerfristige Fortsetzung der HöchstfeldMagnetentwicklung bewogen, vor allem auch
für NMR. Um in den Bereich von 1000 MHz
und darüber vorzustoßen, bedarf es eines
größeren Testmagnetsystems und einer größeren Magnettestanlage. Ersteres wurde von
Dr. Schneider und seinem Team bis 2006 erfolgreich erstellt – HOMER II, mit 20 T in der
außerordentlich großen Bohrung von 18,5 cm,
was derzeit den Weltrekord darstellt (Abb. 17).
Eine neue Magnettestanlage MTA II mit einem
Nutzdurchmesser von rund 1,3 m ist fast fertig
aufgebaut.
Parallel dazu hat das ITP mit Bruker BioSpin
und dem Leiterhersteller EAS/EHTS im Rahmen eines BMBF-Verbundprojekts die Entwicklung eines 1000 MHz NMR-Systems (23,5
T in der Nutzbohrung) begonnen, wobei erstmals für die Höchstfeldwicklung HTS eingesetzt werden. Dieses Projekt ist bereits weit
fortgeschritten; das ITP hat seine Aufgaben im
Wesentlichen abgearbeitet.
Abb. 16: Chronologie der Entwicklung von NMR-Magneten
HOMER I diente der Leiterqualifizierung und
Spulenentwicklung in fortschreitenden Ausbaustufen bis hin zu 20 T in einer Nutzbohrung
von 5 cm und einer Betriebstemperatur von 1,8
K. Für schnelle Messungen an Leitern wurde
mit JUMBO ein weiteres Testmagnetsystem für
10 T in 10 cm Bohrung oder 15 T in 4,4 cm
Bohrung erstellt.
15T / ø160 mm
20T / ø 50 mm
Supraleitung in der Energietechnik
Dieser Bereich war zunächst auf den supraleitenden magnetischen Energiespeicher (SMES)
fokussiert (Dr. Jüngst). Studien haben gezeigt,
dass Großspeicher keine ökonomische Perspektive besitzen, Kleinstspeicher für spezielle
Anwendungen hingegen wirtschaftlich durchaus aussichtsreich sein können. Mit dem Badenwerk (heute EnBW) und dem Elektrotechnischen Institut (ETI) der Universität
Karlsruhe wurde ein Flickerkompensator für
die Kompensation rascher lokaler Lastschwankungen entwickelt und in einem Sägewerk im
Nordschwarzwald erprobt (Abb. 18). Das ETI
zeichnete für die Umrichter-Entwicklung verantwortlich, das ITP für den Supraleitungsteil.
Das
von
der
Energiestiftung
BadenWürttemberg geförderte Projekt war ein voller
Erfolg.
20 T / Ø 185 mm
Abb. 17: Die Testmagnet-Systeme HOMER I und II
Von Bruker BioSpin gefertigte Serienmagnete
wurden anfangs regelmäßig, später nach Bedarf in einem eigenen Testsystem MTA I geprüft. Mit entscheidend war die Entwicklung
der supraleitenden Verbindungen, die unerlässlich sind für den Persistent-Mode-Betrieb
32
Mit zunehmender Reife der HTS ging das ITP
die Entwicklung elektrischer Betriebsmittel an.
Als besonders attraktiv gilt der supraleitende
Strombegrenzer.
Energieversorgungsunternehmen bestärkten das ITP, mit dessen Entwicklung zu beginnen. Mit Industriepartnern,
allen voran Nexans und ACCEL, sowie der
RWE als Energieversorgungsunternehmen,
wurde ein repräsentatives Projekt für die Mittelspannungsebene definiert, und zwar ein 10
kV/10 MVA Begrenzer, und als BMBF-Projekt
realisiert (CURL 10, Abb. 20). Das ITP testete
unter anderem sämtliche 90 Begrenzerelemente aus Bi(2212)-Rohren. Anschließend
wurde das System ein Jahr lang an der Umspannstation Netphen der RWE betrieben und
danach für zwei Jahre, bis Mitte 2007, Dauertests am ITP unterzogen.
Abb. 18: Der SMES Flickerkompensator
Aufgrund dieses Erfolgs vereinbarte das ITP
mit DESY den Bau eines 25 MW Pulsleistungsmodulators auf SMES-Basis zur Versorgung der Klystrons für den geplanten TESLALinearbeschleuniger – das heutige XFELProjekt. Die besondere Herausforderung bei
dieser Energieversorgung besteht darin, dass
zehnmal in der Sekunde Nadelpulse von 2 ms
Dauer mit hoher Leistung benötigt werden.
Diese Pulsleistung lässt sich dem Netz nicht
ohne Pufferung entnehmen. Eine mögliche
Lösung ist ein hoch dynamischer SMES mit
entsprechender Leistungselektronik. Während
der Supraleitungsteil relativ rasch entwickelt
wurde (Abb. 19), bereitete die Leistungselektronik mit den neuartigen Bauteilen (IGBT)
Probleme, wurde aber letztlich mit einem spezialisierten Ingenieurbüro (Büro Kupermann)
realisiert. Das System wurde bei DESY erfolgreich in Betrieb genommen und ging 2007 in
dessen Verantwortung über. Nach der Pensionierung von Dr. Jüngst übernahm Dr. Mathias
Noe den Energietechnikbereich.
Abb. 20: Der supraleitende Strombegrenzer CURL10
Der Erfolg dieses Projekts führte zur Definition
eine Nachfolgeprojekts für die Hochspannungsebene (110 kV) unter Federführung von
Nexans und erneuter Beteiligung des ITP.
(Vergleiche die aktuellen „Ergebnisse aus den
Forschungsbereichen“.)
TieftemperaturHochspannungstechnik
Untersuchungen von Bauteilen auf ihre Hochspannungsfestigkeit bei tiefen Temperaturen
begleiten sämtliche Aufgaben in der Energietechnik, aber auch in der Fusionsmagnettechnik. Dazu wurde bereits in der Phase von
POLO in einer der ersten Ausbaustufen ein
Tieftemperatur-Hochspannungslabor
aufgebaut und kontinuierlich genutzt, zunächst für
100 kV, inzwischen erweitert auf mehr als
200 kV (DI Fink, Abb. 21). Neben Bauteiluntersuchungen für die eigenen Projekte erfüllte
das ITP laufend Aufträge von Industriepartnern,
beispielsweise für Energieübertragungskabelprojekte.
Abb. 19: Der 25 MW Pulsleistungsmodulator für DESY
33
DCB-strand
SrCO3
Abb. 22: Bi-Vielkernleiter für AC
Abb. 23: YBCO-Hochstromleiter in Roebel-Technik
Eine neue Herausforderung für das Leiterentwicklungsteam ergab sich 2001 mit der Entdeckung von Supraleitung in MgB2 mit einer
Sprungtemperatur von 39 K. Die relativ einfache Herstellbarkeit und das interessante hohe
kritische Feld machen diesen Supraleiter attraktiv für Anwendungen im Bereich von 20 K.
Die Arbeiten verlaufen bis jetzt höchst erfolgreich und sichern dem Team eine internationale Spitzenposition. Die Mitwirkung im EUProjekt „Hipermag“ (Abb. 24) und erste Erfolge
bei der Anwendung des Supraleiters, etwa als
wärmeleitungsarme Stromzuführung in einem
Satelliten (Abb. 25) und als Füllstandssonde
für Flüssigwasserstofftanks, bestätigen die
Kompetenz des ITP in diesem Bereich.
Abb. 21: Das Tieftemperatur- Hochspannungslabor
Supraleiterentwicklung
Die
Entdeckung
der
HochtemperaturSupraleiter (HTS) 1986/87 bewirkte eine intensive Ausrichtung der Leiterentwicklung auf
diese Materialien und auf daraus resultierende
Leiter.
Professor Flükiger und, nachdem dieser 1990
als Ordinarius an die Universität Genf gegangen war, Dr. Goldacker gingen mit ihrem Team
rasch die Entwicklung der als Erstes aussichtsreichen Bi(2232) Vielkernleiter an. Sie sorgten
für die notwendige Laborinfrastruktur, wie temperaturgenaue Glühöfen und Pulverhandhabung, und verwirklichten mit nationalen und
internationalen Partnern BMBF- und EUProjekte, beispielsweise für einen wechselfeldverlustarmen Leiter (Abb. 22). Auch der zunächst in der Herstellung noch schwierigere,
langfristig aber aussichtsreichere YBCO-Leiter
wurde mit anderen deutschen Institutionen im
Rahmen eines virtuellen Institut der HelmholtzGemeinschaft Deutscher Forschungszentren
unter Federführung des ITP untersucht.
Die Bi-Leiter sind inzwischen zum Industrieprodukt geworden. Bei den YBCO-Leitern
steht für das Institut die Konfektionierung von
Hochstrom-Leitern im Vordergrund. Auch dabei ist der Arbeitsgruppe ein viel beachteter
Schritt gelungen – die Herstellung eines Leiters für mehr als 1000 A in Roebel-Technik
(Abb. 23).
34
Nur wenige Labors weltweit haben geeignete
Einrichtungen zur Messung der kritischen Größen bis herab zu 4 K erstellt. Dr. Nyilas errichtete am ITP zwei Messplätze, einen für Standardproben (60 t Zugmaschine) und einen
speziell für Miniaturproben (2,5 t) mit hochpräzisen Wegaufnehmern, und nahm neben den
Messungen für ITER auch umfangreiche Messungen für Industrieunternehmen vor (Abb. 26).
Nach der Pensionierung von Dr. Nyilas übernahm Dr. Weiss diesen Bereich.
Abb. 24: Applikationsorientierte MgB2 Leiterentwicklung
(EU-Projekt Hipermag)
Abb. 25: Satelliten-Stromzuführung
Charakterisierung von
Tieftemperatur-Strukturmaterialien
Die
Aufgabe,
TieftemperaturStrukturmaterialien zu charakterisieren, leitet
sich von den Anforderungen der Fusionsmagnete ab; das gilt speziell für ITER. Die Festigkeit der Stähle bei den extrem tiefen Temperaturen stellt ein zentrales Thema dar, auch für
die Genehmigungsbehörde.
Abb. 26: Messplätze zur Charakterisierung von Tieftemperatur-Strukturmaterialien
a) für Miniaturproben (2,5 t)
b) für Standardproben (60 t)
35
Kryotechnik
(Dr. Neumann)
Tritium-Vakuumtechnik
Bereits im Abschnitt zur Fusionsmagnetentwicklung ist erwähnt, dass die kryotechnische
Infrastruktur durch die Großinvestition in eine 2
kW-He-Kälteanlage erweitert wurde. Deren
Einbindung in das Kältekreislaufsystem des
Instituts war eine zentrale Aufgabe der Gruppe
(DI Lehmann, DI Spath) in den Jahren 1990/92
(Abb. 28).
Mit der Pensionierung von Dr. Rinninsland
wurde die Hauptabteilung „Ingenieurtechnik“ des Forschungszentrums Karlsruhe aufgelöst. Die darin tätige Arbeitsgruppe zur Entwicklung von tritiumfesten Vakuumpumpen für
Fusionsanlagen (DI Mack) wurde 2000 in das
ITP integriert. Ihr Hauptarbeitsgerät für Experimente wurde die Kryopumpen-Testanlage
TIMO (Abb. 27), die aus einem Umbau der
Kryoanlage HELITEX hervorgegangen war.
Erste Herausforderung war die Untersuchung
einer ITER-Modellpumpe im Maßstab 1:2.
Zwei weitere Herausforderungen bestanden in
Entwicklung und Bau einer Kryopumpe und
eines Kontrollkryostaten für den NBI-Teststand
MANITU im IPP Garching sowie Design und
Herstellung der Kryopumpe für das aktive Gas
Handling System in JET. Mit diesen Leistungen qualifizierte sich die Gruppe (seit der Pensionierung von DI Mack unter der Leitung von
Dr. Day) als auf diesem Gebiet weltweit führendes Team für die Entwicklung der 1:1 Kryopumpen von ITER. (Vergleiche die aktuellen
„Ergebnisse aus den Forschungsbereichen“.)
Abb. 28: Die He-Kälteanlage für 2 kW äquivalent bei
4,5 K
Das inzwischen immerhin schon über 15 Jahre
betriebene System hat sich dank sorgfältiger
Wartung durch die Betriebsmannschaft hervorragend bewährt und sorgt zusammen mit der
nun schon fast 40 Jahre alten 300 W-Anlage
für eine reibungslose Kälteversorgung aller
Experimente am Institut.
Stets hatte der Kryobereich auch eigenständige Entwicklungsaufgaben zu erfüllen. Zu erwähnen ist neben dem Kalibrierlabor für Temperatur- und Druck-Messfühler vor allem auch
der Teststand THISTA zur Untersuchung optimaler thermischer Isolationen, besonders Superisolationen (Abb. 29). An ihm bearbeitete
Abb. 27: ITER-Modellpumpe in TIMO
36
aktuellen „Ergebnisse aus den Forschungsbereichen“.)
die Gruppe auch immer wieder Aufträge für die
Fachindustrie.
Abb. 30: Gesamtansicht von KATRIN
Gyrotronentwicklung
(1989 bis 1999 am ITP)
Abb. 29: THISTA-Anlage zur Untersuchung thermischer
Isolationen (Beispiel: Test der Kryohülle eines supraleitenden Energieübertragungskabels)
Nach der Pensionierung von Professor Dr.
Anselm Citron beschlossen die Entscheidungsgremien, das IK II aufzulösen. Die im IK
II aufgebaute Arbeitsgruppe zur Entwicklung
von Hochleistungs-Gyrotrons für die ECRHHeizung von Fusionsplasmen unter der Leitung von Dr. Hochschild wurde in das ITP integriert. Wegen der zunehmenden Attraktivität
dieses Arbeitsgebiets vereinbarten das Institut
für Höchstfrequenztechnik und Elektronik (IEH)
der Universität und das Forschungszentrum,
bei der weiteren Gyrotronentwicklung zusammenzuarbeiten. Das IEH stellte dafür eine frei
werdende C3-Stelle bereit.
Mitwirkung am internationalen
Projekt KATRIN
Das Forschungszentrum Karlsruhe begann
2001 in internationalem Rahmen mit der Konzeption eines Großexperiments zur Absolutbestimmung der Neutrinomasse aus dem Betazerfall des Tritiums mit einer Genauigkeit von
0,2 eV. Dieses Experiment bedarf eines großen Aufwands, was Kryotechnik, supraleitende
Magnete und Vakuumtechnik betrifft. Es lag
nahe, die Expertise des ITP in diesen Bereichen einzubringen. Das Institut übernahm die
Verantwortung für Konzeption und Test der
industriell gefertigten supraleitenden Magnete,
für Konzeption und Aufbau der Kälteversorgung sowie für Design und Layout des Vakuumpumpsystems für Quelle, Transportstrecke,
Vor- und Hauptspektrometer (Abb. 30). Darüber hinaus sorgte Dr. Noe zusammen mit Dr.
Bonn (Universität Mainz) für die technische
Koordination des Projekts in einer ersten Phase. Für die spätere Betriebsphase ist vorgesehen, dass das ITP sich auch um den Kältebetrieb kümmert.
Auf diese Stelle wurde 1990 Professor Dr.
Manfred Thumm berufen; dieser wurde
zugleich zum Leiter der Gyrotronabteilung im
ITP ernannt. Rasch gelang es der Gruppe,
Gyrotrons mit Leistungen (1 MW) und Pulsdauern (> 100 ms) zu entwickeln, welche die
Fachwelt wenige Jahre zuvor noch nicht für
möglich gehalten hätte. Damit wurde die Entwicklung ab etwa 1995 stark auf die ITER Ziele
ausgerichtet. Im Rahmen der vom BMBF gewünschten substanziellen Mitwirkung des Forschungszentrums Karlsruhe am Stellarator
W7-X übernahm das ITP darüber hinaus die
Erstellung
des
gesamten
MikrowellenHeizsystems von W7-X mit bis zu zehn Gyrotrons (140 GHz).
Etliche Komponenten wurden inzwischen erstellt und getestet, wie die Kälteanlage, die
Vorspektrometermagnete und ganz wesentlich
der Hauptspektrometertank, dessen aufwendige
Dichtheitsprüfung
für
den
UltraHochvakuumbetrieb mehrere Monate dauerte
(DI Herz). Die Magnetstrecken werden derzeit
in Fachunternehmen gefertigt. (Vergleiche die
1999 verließ Professor Thumm mit seinem
Team das ITP. Er war zum Leiter des neuen
„Instituts für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik“ berufen worden, das nach der
Pensionierung von Professor Dr. Kessler aus
dem vormaligen INR entstanden war.
37
Zahlen und Daten
Organigramm (ab 31.12.2007)
Institut
Institut für
für Technische
Technische Physik
Physik
Leitung
Leitung Prof.
Prof. Dr.
Dr. Ing.
Ing. M.
M. Noe
Noe
Vertreter
Vertreter Dr.
Dr. W.
W. Fietz
Fietz
Administration
K.
Bauer
Administration K. Bauer
HochfeldHochfeldmagnete
magnete
Dr.
Dr. T.
T. Schneider
Schneider
SL
SL Materialien
Materialien
&
& EnergieEnergieanwendungen
anwendungen
Kryotechnik
Kryotechnik
Dr.
Dr. H.
H. Neumann
Neumann
FusionsFusionsmagnete
magnete
Dr.
Dr. W.
W. Fietz
Fietz
Dr.
Dr. R.
R. Heller
Heller
Dr.
Dr. W.
W. Goldacker
Goldacker
Werkstatt
Werkstatt
IK,
IK, IEKP,
IEKP, ITP
ITP
A.
A. Theel
Theel
VakuumVakuumtechnik
technik
Dr.
Dr. C.
C. Day
Day
Tritiumlabor
Tritiumlabor
Karlsruhe
Karlsruhe
Dr.
Dr. L.
L. Dörr
Dörr
Dr.
Dr. B.
B. Bornschein
Bornschein
Dr.
Dr. H.
H. Besserer
Besserer
Koordination
Koordination
KATRIN@ITP
KATRIN@ITP
Dr.
Dr. B.
B. Bornschein
Bornschein
Hochfeldlabor
Hochfeldlabor
SupraleiterSupraleitermaterialmaterialentwicklung
entwicklung
Kryo
Kryo F&E
F&E
Fusion
Fusion
Magnet
Magnet Tests
Tests
&
& ITER
ITER
Magnettechnik
Magnettechnik
ITER
ITER
Kryopumpen
Kryopumpen
Tritium
Tritium
VerfahrensVerfahrenstechnik
technik
ITER
ITER Planung
Planung
Design
Design &
&
Berechnungen
Berechnungen
SupraleiterSupraleitermaterialcharakmaterialcharakterisierung
terisierung
Kryo
Kryo F&E
F&E
Struktur
Struktur der
der
Materie
Materie
StromzuStromzuführungen
führungen
&
& Studien
Studien
ITER
ITER Vakuum
Vakuum
Systeme
Systeme
Leittechnik
Leittechnik
Wasser
Wasser detr.,
detr.,
Kryogene
Kryogene dest.
dest.
MagnetMagnetkonstruktion
konstruktion
Mikroskopie
Mikroskopie &
&
Strukt.
Strukt. Analyse
Analyse
Kryo
Kryo F&E
F&E
Rat.
Rat. EnergieEnergieumwandlung
umwandlung
Leiter
Leiter CharakCharakterisierung
terisierung
TIMO-2
TIMO-2
MSREMSRETechnik
Technik
Analytik,
Analytik,
Kalorimetrie
Kalorimetrie
Supraleitende
Supraleitende
Verbindungen
Verbindungen
Energietechn.
Energietechn.
Anwendungen
Anwendungen
KryoinfraKryoinfrastruktur
struktur
Kryogene
Kryogene
Hochspannung
Hochspannung
Vakuum
Vakuum
Physik
Physik
Haustechnik,
Haustechnik,
Dokumentation,
Dokumentation,
Tritiumbilanz
Tritiumbilanz
Blanket
Blanket
Technologie
Technologie
Vakuum
Vakuum
Service
Service
KATRIN
KATRIN TLK
TLK
Personalstand (31.12.2007)
Gesamt
154
(ohne Gastwissenschaftler und Praktikanten)
Akademiker
(davon 4 Trainees, 3 EU-Abgeordnete)
56
Ingenieure
47
Sonstige
38
Gastwissenschaftler
9
Doktoranden
5
Diplomanden
3
BA-Studierende
5
Praktikanten
4
38
Veröffentlichungen
Experimental validation of a method for performance monitoring of the impurity processing stage in
the TEP system of ITER.
Fusion Engineering and Design, 82(2007)
S.2133-39
DOI:10.1016/j.fusengdes.2006.12.010
Programm „Kernfusion“ (FUSION)
Antipenkov, A.
Gas evacuation dynamics from ITER torus and
NBI cryopumps in their fast regeneration mode: task
description.
51st IUVSTA Workshop on Modern Problems and
Capability of Vacuum Gas Dynamics, Värmdö, S,
July 9-12, 2007
Caldwell-Nichols, C.J.; Demange, D.; Bekris, N.;
Glugla, M.
Post service examination of a tritium permeator and
a turbomolecular pump from the CAPER facility at
the Tritium Laboratory Karlsruhe.
8th Internat.Conf.on Tritium Science and Technology, Rochester, N.Y., Sept. 16-21, 2007
Antipenkov, A.; Day, Chr.; Adami, H.D.
Tritium test of a ferrofluidic rotary seal.
8th Internat.Conf.on Tritium Science and Technology, Rochester, N.Y., September 16-21,2007
Cristescu, I.R.; Cristescu, I.; Day, C.; Glugla, M.;
Murdoch, D.
Modeled tritium inventories within the ITER fuel
cycle systems in typical fueling scenarios.
17th Topical Meeting on the Technology of Fusion
Energy, Albuquerque, N.M., November 12-16, 2006;
Fusion Science and Technology, 52 (2007) S. 65966
Antipenkov, A.; Day, Chr.; Le, T.L.; Müller, D.;
Stahlschmidt, O.
Hydrogen operation of fusion specific forevacuum
pumps.
17th Internat.Vacuum Congress (IVC-17), 13th
Internat.Conf.on Surface Science (ICSS-13),
Internat.Conf.on Nano Science and Technology
(ICN+T), Stockholm, S, July 2-6, 2007
Cristescu, I.; Cristescu, I.R.; Dörr, L.; Glugla, M.;
Hellriegel, G.; Murdoch, D.;Schäfer, P.; Welte, S.;
Wurster, W.
Commissioning of water detritiation and cryogenic
distillation systems at TLK in view of ITER design.
Fusion Engineering and Design, 82 (2007) S.
2126-32
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.04.001
Bekris, N.; Coad, J.P.; Skinner, C.H.; Damm, E.;
Nägele, W.
Thermal release rate of tritium trapped in bulk and
plasma exposed surfaces of carbon specimens
obtained from JET divertor.
Journal of Nuclear Materials, 367-370(2007)
S.1254-59
DOI:10.1016/j.jnucmat.2007.03.254
Cristescu, I.; Cristescu, I.R.; Dörr, L.;Glugla, M.;
Murdoch, D.
Integrated tests of water detritiation and cryogenic
distillation in view of ITER design.
Fusion Science and Technology, 52(2007)
S.667-71
Bekris, N.; Coad, J.P.; Sugiyama, K.; CaldwellNichols, C.; Tanabe, T.; Kloppe, B.; Rolli, R.
Ex-situ tritium removal from JET tiles using RF inductive heating.
8th Internat.Symp.on Fusion Nuclear Technology
(ISFNT-8), Heidelberg, September 30 Sept - October 5, 2007
Cristescu, I.; Cristescu, I.R.; Dörr, L.; Glugla, M.;
Murdoch, D.
Integrated tests of water detritiation and cryogenic
distillation in view of ITER design.
17th Topical Meeting on the Technology of Fusion
Energy, Albuquerque, N.M., November 12-16, 2006
Beloglazov, S.; Chiocchio, S.; Glugla, M.; Kuehn, I.;
Lux, M.; Martin, E.; Wagner, R.; Weber, V.
Systematic fuel cycle systems engineering from 2D
flow diagrams to 3D layout.
(ISFNT-8), Heidelberg, September
30 Sept - October 5, 2007
Cristescu, I.R.; Cristescu, I.; Dörr, L.; Glugla, M.;
Murdoch, D.
Tritium inventories and tritium safety design
principles for the fuel cycle of ITER.
Nuclear Fusion, 47(2007) S.S458-S463
DOI:10.1088/0029-5515/47/7/S08
Beloglazov, S.; Glugla, M.; Fanghänel, E.;
Perevezentsev, A.; Wagner, R.
Performance of a 1:1 ITER metal hydride storage
bed in comparison with requirements.
Cristescu, I.; Cristescu, I.R.; Dörr, L.; Hellriegel, G.;
Michling, R.; Schaefer, P.; Welte, S.; Wurster, W.
Experiments on water detritiation and cryogenic
distillation at TLK. Impact on ITER fuel cycle subsystems interfaces.
Besserer, U.; Dörr, L.; Glugla, M.
Tritium confinement, retention and releases at the
Tritium Laboratory Karlsruhe.
Cristescu, I.R.; Cristescu, I.; Glugla, M.; Murdoch,
D.; Ciattaglia, S.
Bornschein, B.; Corneli, D.; Glugla, M.;Günther, K.;
Le, T.L.; Simon, K.H.
40
Uncertainty assessment and analysis of ITER in VV
tritium inventory determination.
Day, C.; Hauer, V.
Adsorption on activated carbons at cryogenic temperatures.
9th Internat.Conf.on Fundamentals of Adsorption,
Giardini Naxos, I, May 20-25, 2007
Day, C.
Basics and applications of cryopumps.
Brandt, D. [Hrsg.]
CAS-CERN Accelerator School and ALBA
Synchrotron Light Facility : Course on Vacuum in
Accelerators,Platja d'Aro, E, May 16-24, 2006
Geneve : CERN, 2007 S.241-74
(CERN Accelerator School)
ISBN 978-92-9083-294-2
Also publ.in the web
Day, Chr.; Hauer, W.
TRANSFLOW - a test rig to measure conductances
in the transitional flow regime.
Day, C.
Kryovakuumtechnik und Kryopumpen.
VDI-Seminar Kryotechnik, Karlsruhe, 28.Februar 2.März 2007
Demange, D.; Glugla, M.; Günther, K.; Le, T.L.;
Simon, K.H.; Wagner, R.; Welte, S.
Tritium processing tests for the validation of upgraded PERMCAT mechanical design.
Day, C.
A course on cryogenic vacuum pumping systems.
Indo-US Joint School on Cryogenics, Superconductivity, Vacuum and Low Temperature Measurement
Technique, New Delhi, IND, November 19-23, 2007
Demange, D.; Welte, S.; Glugla, M.
Experimental validation of upgraded designs for
PERMCAT reactors considering mechanical behaviour of Pd/Ag membranes under H2 atmosphere.
S.2382-2389
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.05.049
24th Symp.on Fusion Technology (SOFT 2006),
Warszawa, PL, September 11-15, 2006
Day, Chr.
The ITER vacuum system. An overview.
18.Congresso Nazionale Sulla Scienza e Tecnologia del Vuoto, Firenze, I, April 2-4, 2007
Day, Chr.
ITER and its vacuum systems.
Symp.on Vacuum Based Science and Technology,
Greifswald, September 5-7, 2007
Dörr, L.; Besserer, U.; Bekris, N.; Bornschein, B.;
Caldwell-Nichols, C.; Demange, D.; Cristescu, I.;
Cristescu, I.R.; Glugla, M.; Hellriegel, G.; Schäfer,
P.; Welte, S.; Wendel, J.
A decade of tritium technology development and
operation at the Tritium Laboratory Karlsruhe.
Day, Chr.
The ITER vacuum system.
Internat.Symp.on Vacuum Science and Technology,
Mumbai, IND, November 28-30, 2007
Day, Chr.
The need to model the ITER high vacuum systems
in transitional flow regime – an engineering perspective.
July 9-12, 2007
Fink, S.; Fietz, W.H.; Miri, A.
High voltage investigations for ITER coils.
Fusion Engineering and Design, 82(2007)S.1443-46
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.03.021
Glugla, M.; Antipenkov, A.; Beloglazov, S., CaldwellNichols, C.; Cristescu, I.R.; Cristescu, I.; Day, C.;
Doerr, L.; Girard, J.P.; Tada, E.
The ITER tritium systems.
Fusion Engineering and Design, 82(2007)S.472-87
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.02.025
Day, C.; Antipenkov, A.; Dremel, M.; Haas, H.;
Hauer, V.; Mack, A.; Murdoch, D.K.; Wykes, M.
R&D and design for the cryogenic and mechanical
vacuum pumping systems of ITER.
Vacuum, 81(2007) S.738-47
DOI:10.1016/j.vacuum.2005.11.050
Glugla, M.; Beloglazov, S.; Carlson, B.; Cho, S.;
Cristescu, I.R.; Cristescu, I.; Chung, H.; Girard, J.P.;
Green, D.; Hayashi, T.; Murdoch, D.; Perevezentsev, A.; Shu, W.; Song, K.M.; Tada, E.; Taylor, C.;
Willms, S.; Yamanishi, T.
Recent progress in ITER tritium plant systems design and layout.
Day, C.; Haas, H.
Experimental confirmation of the ITER cryopump
high temperature regeneration scheme.
(ISFNT-8), Heidelberg, September, 30 Sept - October 5, 2007
Day, Chr.; Haas, H.; Dremel, M.
TIMO - an experimental data base for the design of
the large ITER cryosorption pumping systems.
Grisolia, C.; Counsell, G.; Dinescu, G.; Semerok, A.;
Bekris, N.; Coad, P.; Hopf, C.; Roth, J.; Rubel, M.;
Widdowson, A.; Tsitrone, E.; JET EFDA Contributors
41
Treatment of ITER plasma facing components:
Current status and remaining open issues before
ITER implementation.
S.2390-98
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.05.047
1st MaTeFu Summer School on Superconductors
for Fusion, Rigi-Kaltbad, CH, June 17-22, 2007
Komarek, P.
POLO test and performance.
Komarek, P.
Benefits for future fusion systems by the use of
advanced HTS conductors.
Festkolloquium anlässlich der Verabschiedung
von Prof. Campbell, Cambridge, GB,
11.-13.September 2007
Grisolia, C.; Semerok, A.; Weulersse, J.M.; Le
Guern, F.; Fomichev, S.; Brygo, F.; Fichet, P.; Thro,
P.Y.; Coad, P.; Bekris, N.; Stamp, M.; Rosanvallon,
S.; Piazza, G.
In-situ tokamak laser applications for detritiation and
co-deposited layers studies.
17th Internat.Conf.on Plasma Surface Interactions
in Controlled Fusion Devices (PSI-17), Hefei, CH,
May 22-26, 2006
Lässer, R.; Antipenkov, A.; Bekris, N.; Boccaccini,
L.V.; Caldwell-Nichols, C.J.; Cristescu, I.; Day, Ch.;
Gasparotto, M.; Glugla, M.; Dell'Orco, G.; Gabriel,
F.; Gastaldi, O.; Grisolia, Ch.; Knipe, S.; Magielsen,
A.J.; Möslang, A.; Murdoch, D.; Pearce, R.; Perevezentsev, A.; Piazza, G.; Poitevin, Y.; Ricapito, I.;
Salavy, J.F.; Sedano, L.A.; Zmitko, M.
Tritium in fusion: R&D in the EU.
Grisolia, C.; Semerok, A.; Weulersse, J.M.; Le
Guern, F.; Fomichev, S.; Brygo, F.; Fichet, P.; Thro,
P.Y.; Coad, P.; Bekris, N.; Stamp, M.; Rosanvallon,
S.; Piazza, G.
In-situ tokamak laser applications for detritiation and
co-deposited layers studies.
S.1138-47
DOI:10.1016/j.jnucmat.2007.01.169
Lietzow, R.; Heller, R.; Neumann, H.
Performance of heat exchanger models in upsidedown orientation for the use in HTS current leads for
W7-X.
2007 Cryogenic Engineering Conf.and Internat.
Cryogenic Materials Conf. (CEC- ICMC 2007),
Chattanooga, Tenn., July 16-20, 2007
Hauer, V.; Boissin, J.C.; Day, Chr.; Haas, H.; Mack,
A.; Murdoch, D.; Lässer, R.; Wykes, M.
Design of the ITER torus prototype cryopump.
S.2113-19
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.07.039
Marchese, V.; Ghidersa, B.E.; Ionescu-Bujor, M.;
Ihli, Th.; Jianu, A.
Thermo-hydrodynamic model and temperature
control of the HELOKA facility.
Jahrestagung Kerntechnik 2007, Karlsruhe,
22.-24.Mai 2007
Berlin : INFORUM GmbH, 2007 S.612-15
CD-ROM
Hauer, V.; Day, C.; Pearce, R.
Assessment of the gas flow paths of the ITER divertor cassettes.
(ISFNT-8), Heidelberg, Sept. 30 – Oct. 5, 2007
Hauer, V.; Day, Chr.
ITERVAC - a semi-empirical code for calculations in
the transitional flow regime.
July 9-12, 2007
Matsukawa, M.
JT-60SA Design Team
Latest design status of JT-60SA Tokamak under the
EU-JA broader approach agreement.
(ISFNT-8), Heidelberg, Sept. 30 - October 5, 2007
Heller, R.; Fietz, W.H.; Schlachter, S.I.; Schwarz,
M.; Weiss, K.P.
Electrical, mechanical and thermal characterisation
of Bi-2223/AgAu material for use in HTS current
leads for W7-X.
20th Bi-Annual Conf.on Magnet Technology
(MT-20), Philadelphia, Pa., August 27-31, 2007
Michling, R.; Cristescu, I.; Dörr, L.; Welte, S.; Wurster, W.
Behavior of solid polymer membrane electrolyzers
in use with highly tritiated water.
Munakata, K.; Beloglazov, S.; Bekris, N.; Glugla, M.;
Wagner, R.; Fanghänel, E.
Experimental and simulation study on adsorption of
hydrogen isotopes on MS5A at 77 K.
S.2303-10
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.07.062
Komarek, P.
HTS based current leads for high current.
Komarek, P.
Cooling technologies for fusion magnets.
Komarek, P.
EU-LCT-coil: test and performance.
42
Munakata, K.; Shinozaki, T.; Inoue, K.; Kajii, S.;
Shinozaki, Y.; Knitter, R.; Bekris, N.; Fujii, T.; Yamana, H.; Okuno, K.
Tritium release from lithium silicate pebbles
produced from lithium hydroxide.
(ISFNT-8), Heidelberg, Sept. 30 - October 5, 2007
Schwarz, M.; Weiss, K. P.; Heller, R.; Fietz, W.H.
Thermal conductivity of BSCCO tapes for current
lead applications.
2007 Cryogenic Engineering Conf. and Internat.
Cryogenic Materials Conf. (CEC-ICMC 2007), Chattanooga, Tenn., July 16-20, 2007
Schwarz, M.; Weiss, K. P.; Schlachter, S.I.; Nyilas,
A.; Goldacker, W.; Heller, R.; Fietz, W.H.
Thermal conductivity measurement of DyBCO
tapes parallel to tape direction and an approach for
the transverse thermal conductivity.
Evans, D.. [Hrsg.]
CryoPrague 2006 : Multiconf., Praha, CZ, July
17-21, 2006
Vol.2 Proc.of the Internat.Cryogenic Material
Conf. (ICMC'06)
Praha : Icaris Ltd.Conf.Management, 2007
S.177-80
ISBN 978-80-239-8884-0
Munakata, K.; Shinozaki, T.; Inoue, K.; Kajii, S.;
Shinozaki, Y.; Knitter, R.; Bekris, N.; Fujii, T.; Yamana, H.; Okuno, K.
Tritium release from lithium orthosilicate pebbles
deposited with palladium.
13th Internat.Conf.on Fusion Reactor Materials
(ICFRM-13), Nice, F, December 10-14, 2007
Murdoch, D.; Antipenkov, A.; Caldwell-Nichols, C.;
Day, C.; Dremel, M.; Haas, H.; Hauer, V.; Jensen,
H.
Vacuum technology for ITER.
Varoutis, S.; Valougeorgis, D.; Day, Chr.
Computational and experimental investigation
of flows in long channels of various cross sections
under low, medium and high vacuum conditions.
Murdoch, D.; Cristescu, I.; Day, C.; Glugla, M.;
Laesser, R.; Mack, A.
EU fuel cycle development priorities for ITER.
S.2158-63
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.07.058
Wang, Y.; Han, J.; Zhao, X.; Li, H.; Guan, Y.; Bao,
Q.; Xiao, L.; Link, L.; Zhu, Z.Q.; Dai, S.T.; Hui, D.
Development of a 45 kVA single-phase model HTS
transformer.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity,
16(2006) S.1477-80
DOI:10.1109/TASC.2005.869712
Murdoch, D.K.; Cristescu, I.; Day, C.; Glugla, M.;
Lässer, R.; Mack, A.
Material compatibility issues in EU fusion fuel cycle
R&D and design.
S.1366-70
DOI:10.1016/j.jnucmat.2007.03.263
Weiss, K.P.; Heller, R.; Fietz, W.H.; Duchateau,
J.L.; Dolgetta, N.; Vostner, A.
Systematic approach to examine the strain effect on
the critical current of Nb3Sn cable-in-conduitconductors.
17(2007) S.1469-1472
DOI:10.1109/TASC.2007.898963
Nyilas, A.; Shibata, K.; Ogata, T. Phase transformation behavior of austenitic stainless steels upon
deformation at cryogenic temperatures.
Evans, D. [Hrsg.]
17-21, 2006
Vol.2 Proc.of the Internat.Cryogenic Material
Conf. (ICMC'06)
S.37-41
ISBN 978-80-239-8884-0
Weiss, K. P.; Nyilas, A.; Thoener, M.; Seeber, B.
Tensile properties of Nb3Sn bronze route wires
between 300 K and 4 K.
Pearce, R.J.H.; Wykes, M.E.P.; Lowry, C.; Day, C.;
Hauer, V.
Requirements and progress in vacuum conductance
modeling on ITER.
July 9-12, 2007
Weiss, K. P.; Schwarz, M.; Lampe, A.; Heller, R.;
Fietz, W.H.; Nyilas, A.; Schlachter,S.I.; Goldacker,
W.
Electromechanical and thermal properties of Bi2223
tapes.
17(2007) S.3079-82
DOI:10.1109/TASC.2007.899365
Pizzuto, A.; Bayetti, P.; Cucchiaro, A.; Decool, P.;
della Corte, A.; Di Zenobio, A.; Duchateau, J.L.;
Fietz, W.H.; Heller, R.; Kikuchi, M.; Kizu, K.; Muzzi,
L.; Portafaix, C.; Rondeaux, F.; Semeraro, L.; Turtu,
S.; Verger, K.; Yoshida, K.; Zani, L.
JT-60SA toroidal field magnet system.
(MT-20), Philadelphia, Pa., August 27- 31, 2007
Wesche, R.; Heller, R.; Bruzzone, P.; Fietz, W.H.;
Lietzow, R.; Vostner, A.
Design of high-temperature superconductor current
leads for ITER.
S.1385-90
43
DOI:10.1016/j.fusengdes.2007.01.004
Widdowson, A.; Coad, J.P.; Bekris, N.; Counsell, G.;
Forrest, M.J.; Gibson, K.J.; Hole, D.; Likonen, J.;
Parsons, W.; Renvall, T.; Rubel, M.; JET-EFDA
Contributors
Efficacy of photon cleaning of JET divertor tiles.
S.341-45
DOI:10.1016/j.jnucmat.2007.01.030
44
Programm
„Rationelle Energieumwandlung“
(REU)
Goldacker, W.; Schlachter, S. I.; Frank, A.; Ringsdorf, B.; Kling, A.; Schmidt, C.
Optimisation of ROEBEL assembled coated conductors (RACC).
20th Internat.Symp.on Superconductivity (ISS
2007), Tsukuba, J, November 5-7, 2007
Elschner, S.; Stemmle, M.; Breuer, F.; Walter, H.;
Frohne, C.; Noe, M.; Bock, J.
Coil in Coil - components for the high voltage superconducting resistive current limiter CULT 110.
8th European Conf.on Applied Superconductivity
(EUCAS '07), Bruxelles, B, September 16-20, 2007
Goldacker, W.; Schlachter, S.I.; Schmidt, C.; Weiss,
K.; Schacherer, C.; Schwarz, M.
Investigations on the application of commercial
coated conductors in high current ROEBEL cables,
FCL and magnets.
Internat.Workshop on Coated Conductors for Applications (CCA 2007), Jeju, Korea, Nov. 8-10, 2007
Gehring, R.; Jüngst, K.P.; Kudymow, A.; Kuperman,
G.; Noe, M.
A 25 MW pulse power modulator based on SMES
technology.
Electrical Energy Storage Applications and
Technologies Conf. (EESAT), San Francisco,
Calif., September 23-26, 2007
Hornung, F.; Kläser, M.; Schneider, Th. Degradation
of Bi-2223 tape after cooling with superfluid helium.
17(2007) S.3117-20
DOI:10.1109/TASC.2007.900001
Goldacker, W.
ROEBEL assembled ReBCO coated conductors
(RACC), a practicable design for a high current low
AC loss HTS-cable.
Festkolloquium anlässlich der Verabschiedung von
Prof.Campbell, Cambridge, GB, 11.-13.Sept.2007
Kinder, H.; Handke, J.; Prusseit, W.; Kudymov, A.;
Schacherer, C.; Noe, M.
Switching and Quench propagation in coated conductors for fault current limiters.
71.Jahrestagung der Deutschen Physikalischen
Gesellschaft und DPG Frühjahrstagung des Arbeitskreises Festkörperphysik, Fachverband Tiefe
Temperaturen, Regensburg, 26.-30.März 2007
Verhandlungen der Deutschen Physikalischen
Gesellschaft, R.6, B.42(2007) TT 12.5
Goldacker, W.
Status of bending and mechanical tests on HTS.
2007), Tsukuba, J, November 5-7, 2007
Goldacker, W.; Frank, A.; Heller, R.; Ringsdorf, B.;
Schlachter, S.; Schmidt, C.
Critical currents in ROEBEL assembled coated
conductors (RACC).
Kläser, M.; Schneider, T.
Entwicklung von NMR-Spektrometern. Eine TTErfolgsstory.
Nachrichten - Forschungszentrum Karlsruhe,
39(2007) S.197-203
Kojima, H.; Ito, S.; Hayakawa, N.; Endo, F.; Noe,
M.; Okubo, H.
Self-recovery characteristics of high-Tc superconducting fault current limiting transformer (HTcSFCLT) with 2G coated conductors.
Goldacker, W.; Frank, A.; Heller, R.; Schlachter,
S.I.; Ringsdorf, B.; Weiss, K.P.; Schmidt, C.; Schuller, S.
ROEBEL assembled coated conductors (RACC):
preparation, properties and progress.
IEEE Transaction on Superconductivity,
17(2007) S.3398-3401
DOI:10.1109/TASC.2007.899417
Kolb, T.; Noe, M.
Energy research at Forschungszentrum Karlsruhe.
Indo-German Workshop on Major Aspects of
Energy Research in India and Germany: The
Challenges for the Future, Chennai, IND, June
20-21, 2007
Goldacker, W.; Schlachter, S. I.
Preparation and properties of advanced MgB2 wires
and tapes.
Vincenzini, P. [Hrsg.]
Proc.of the 5th Internat.Conf.'Science and Engineering of Novel Superconductors' of the Forum on New
Materials, Part of CIMTEC 2006; the 11th Internat.Ceramics Congress and 4th Forum on New
Materials, Acireale, I, June 4-9, 2006
Uetikon-Zuerich : Trans Tech Publ., 2006
CD-ROM S.143-52
(Advances in Science and Technology ; 47)
ISBN 3-908158-03-6
Komarek, P.
Influence of HTS application on cryogenics now and
in future.
Baguer, G.G. [Hrsg.]
17-21, 2006
Vol.1 Proc.of the 21st Internat.Cryogenic
Engineering Conf. (ICEC 21)
Praha : Icaris Ltd.Conf.Management, 2007, S.5-12
ISBN 978-80-239-8883-3
Goldacker, W.; Schlachter, S. I.
Status of MgB2 wire development and first applications.
Komarek, P.; Noe, M.
Superconducting devices for the optimization of
renewable electric power systems.
Vortr.: Deutsche Bundesstiftung Umweltschutz,
45
Osnabrück, 26.Februar 2007
Noe, M.; Schacherer, C.
Status and outlook on superconducting fault current
limiter development in Europe.
Internat.Symp.on EcoTopia Science (ISETS07),
Nagoya, J, November 23-25, 2007
Kudymow, A.; Noe, M.; Schacherer, C.; Kinder, H.;
Prusseit, W.
Investigation of YBCO coated conductor for
application in resistive superconducting fault current
limiters.
17(2007) S.3499-3502
DOI:10.1109/TASC.2007.899578
Noe, M.; Steurer, M.
High-temperature superconductor fault current
limiters: concepts, applications, and development
status.
Superconductor Science and Technology, 20(2007)
S.R15-29
DOI:10.1088/0953-2048/20/3/R01
Moore, J.D.; Cohen, L.F.; Yates, K.A.; Barkhoudarov, E.; Perkins, G.K.; Kovac, P.; Husek, I.; Schlachter, S.I.; Goldacker, W.; Liu, B.; Caplin, A.D.
Scanning hall probe imaging and point contact Andreev reflection of MgB2 tape/wire cross sections.
Okubo, H.; Kurupakorn, C.; Ito, S.; Kojima, H.; Hayakawa, N.; Endo, F.; Noe, M.
High-Tc superconducting fault current limiting transformer (HTc-SFCLT) with 2G coated conductors.
17(2007) S.1768-71
DOI:10.1109/TASC.2007.897813
Müller, H.; Hornung, F.; Rimikis, A.; Schneider, T.
Critical current distribution in composite superconductors.
17(2007) S.3757-60
DOI:10.1109/TASC.2007.897430
Rajinikumar, R.; Nyilas, A.; Süßer, M.; Narayankhedkar, K.G.; Krieg, G.
Investigation of fiber bragg grating sensors with
different coating materials for high sensitivity temperature / strain measurements at cryogenic environment.
Sackmann, C.; Süßer, M.
Ein Temperaturmesssystem für die Kryotechnik.
DKV-Tagungsbericht 2006, Dresden, 22.24.11.2006
33.Jahrg. Arbeitsabt.I Bd.I S.149-56
Stuttgart : Deutscher Kälte- u. Klimatechnischer
Verein, 2006
Nast, R.
Research Center Karlsruhe and its Institute for
Technical Physics.
School of Materials and Mineral Resources
Engineering, Penang, MAL, December 14, 2007
Nast, R.; Ringsdorf, B.; Runtsch, B.; Goldacker, W.
Development of thin reinforced BSCCO-2212 wires
for use in CICC-cables.
Nast, R.; Obst, B.; Jung, A.; Kotzyba, G.; Goldacker,
W.
The evolution of cube texture in Ni- and Cu-based
tapes for YBCO coated conductors.
6th Asian Microscopy Conf., Kuantan, MAL,
December 10-12, 2007
Schacherer, C.; Kudymow, A.; Noe, M.
Dissipated energy as a design parameter of coated
conductors for their use in resistive fault current
limiters.
Noe, M.
Superconductivity in energy research.
Indo-German Workshop on Major Aspects of
Energy Research in India and Germany: The
Challenges for the Future, Chennai, IND, June
20-21, 2007
Schacherer, C.; Noe, M.; Kudymow, A.; Schwarz,
M.
Comparison of quench behaviour of different coated
conductors.
Cryogenic Materials Conf. (CEC-ICMC 2007),
Noe, M.; Kudymov, A.; Fink, S.; Elschner, S.; Breuer, F.; Bock, J.; Walter, H.; Kleimaier, M.; Weck,
K.H.; Neumann, C.; Merschel, F.; Heyder, B.;
Schwing, U.; Frohne, C.; Schippl, K.; Stemmle, M.
Conceptual design of a 110 kV resistive superconducting fault current limiter using MCP-BSCCO
2212 bulk material.
17(2007) S.1784-87
DOI:10.1109/TASC.2007.898125
Schlachter, S. I.; Frank, A.; Goldacker, W.; Liu, B.;
Orschulko, H.; Ringsdorf, B.; Will, A.
Filament microstructure and superconducting properties of MgB2 wires with thin filaments.
17(2007) S.2842-45
DOI:10.1109/TASC.2007.899386
Schmidt, C.
The potential of Roebel assembled coated conductor cables.
71.Jahrestagung der Deutschen Physikalischen
Gesellschaft und DPG Frühjahrstagung des
Arbeitskreises Festkörperphysik, Fachverband
Tiefe Temperaturen, Regensburg, 26.-30.März
2007
Noe, M.; Neumann, C.; Schmitt, H.
Innovative Strombegrenzer - Konzepte, Anwendungsmöglichkeiten und Stand der Entwicklung.
Hybridantriebstechnik – Energieeffiziente elektrische Antriebe : ETG Kongress 2007, Karlsruhe,
23.-24.Oktober 2007
46
Gesellschaft, R.6, B.42(2007) TT 12.3
Schneider, Th.
Supraleitende Höchstfeldmagnete.
VDI-Seminar Kryotechnik, Karlsruhe,
28.Februar - 2.März 2007
Schuller, S.; Goldacker, W.; Kling, A.; Krempasky,
L.; Schmidt, C.
Ac-loss measurement of a DyBCO-Roebel assembled coated conductor cable (RACC).
Physica C, 463-65(2007) S.761-765
DOI:10.1016/j.physc.2007.01.063
2006), Nagoya, J, October 29 - November 1,2006
Stadel, O.; Muydinov, R.; Keune, H.; Schmidt, J.;
Blednov, A.; Dosovitsky, G.; Samoilenkov, S.; Gorbenko, O.; Kaul, A.; Kotzyba, G.; Nast, R.;
Goldacker, W.
MOCVD of coated conductors on RABiTS.
Stemmle, M.; Neumann, C.; Merschel, F.; Schwing,
U.; Weck, K.H.; Noe, M.; Breuer, F.; Elschner, S.
Analysis of unsymmetrical faults in high voltage
power systems with superconducting fault current
limiters.
17(2007) S.2347-50
DOI:10.1109/TASC.2007.899136
Süsser, M.
Messverfahren für Kleinstdurchflüsse.
VDI-Seminar 'Durchfluss- und Mengenmessung in
Rohrleitungen', Stuttgart, 13.-16.Juni 2007
Süßer, M.
Kryogene Mess- und Regeltechnik.
VDI-Seminar Kryotechnik, Karlsruhe,
28.Februar - 2.März 2007
Süßer, M.
Mess- und Regeltechnik.
Seminar Kryostatbau, Haus der Technik, Essen,
13.-14.September 2007
Süßer, M.
Die Temperaturmessung unter schwierigen Randbedingungen mit Dampfdruckthermometern und
Pt500-Temperaturfühlern.
Deutsche Kälte-Klima-Tagung 2007, Hannover,
21.-23.November 2007
Süßer, M.
Accurate temperature measurement insidepiping.
CryoPrague 2006 : Multiconf., Praha, CZ, July 1721, 2006
Vol.1 Proc.of the 21st Internat.Cryogenic Engineering Conf. (ICEC 21)
S.449-52
ISBN 978-80-239-8883-3
47
Gehring, R.; Bornschein, B.; Gil, W.; Grohmann, S.;
Noe, M.; KATRIN-Collaboration
The windowless gaseous tritium source for the
KATRIN experiment.
(MT-20), Philadelphia, Pa., August 27- 31,2007
Programm „Struktur der Materie“
Bornschein, B.
Determination of neutrino mass from tritium beta
decay.
Gil, W.; Bonn, J.; Bornschein, B.; Gehring, R.;
Grohmann, S.; Noe, M.; KATRIN-Collaboration
The KATRIN magnet system.
(MT-20), Philadelphia, Pa., August 27- 31, 2007
Bornschein, B.; Day, Chr.; Eichelhardt, F.; Grohman, S.; Kernerta, N.; Kazachenko, O.; Luo, S.;
Malyshev, O.; Sharipov, F.
Windowless gaseous tritium source for KATRIN.
July 9-12, 2007
Grohmann, S.; Neumann, H.
Kryogenes Design der Tritiumquelle im Experiment
KATRIN.
DKV-Tagungsbericht 2006, Dresden,
33.Jahrg. Arbeitsabt.I Bd.I S.101-10
Stuttgart : Deutscher Kälte- u.Klimatechnischer
Verein, 2006
Bornschein, B.; Dörr, L.; Glugla, M.; Kazachenko, O.
Die KATRIN-Tritiumquelle im Tritiumlabor Karlsruhe
(TLK).
39(2007) S.69-74
The cryogenic system of the Karlsruhe Tritium
Neutrino experiment KATRIN.
17-21, 2006
Praha : Icaris Ltd.Conf.Management, 2007,S.63-66
ISBN 978-80-239-8883-3
Chorowski, M.; Fydrych, J.; Polinski, J.; Süßer, M.
Helium safety relief system for DPS2-F cryostat of
the Karlsruhe Tritium Neutrino experiment.
17-21, 2006
Praha : Icaris Ltd.Conf.Management, 2007,S.141-44
ISBN 978-80-239-8883-3
Design of the KATRIN source cryostat.
Cryogenic Materials Conf. (CEC-ICMC 2007), Chattanooga, Tenn., July 16-20, 2007
Day, Chr.; Fränkle, F.; Herz, W.; Luo, X.; Wolf, J.;
KATRIN-Collaboration
First vacuum measurements with the KATRIN
main spectrometer.
Gumbsheimer, R.; Steidl, M.; Wüstling, S.; Day, C.;
Wolf, J.; Bornschein, L.; Bonn, J.; Weinheimer, Ch.
Elektrostatische Spektrometer und Detektoren für
KATRIN.
39(2007) S.75-80
Day, C.; Luo, X.; Conte, A.; Bonucci, A.; Manini, P.
Determination of the sticking probability of a Zr-V-Fe
nonevaporable getter strip.
Journal of Vacuum Science and Technology A,
25(2007) S.824-30
DOI:10.1116/1.2748799
Herz, W.; Heger, R.; Fuhrmann, U.; Ranzinger, F.
Quality assurance during the fabrication of the main
spectrometer for the KATRIN experiment.
Day, Chr.; Luo, X.; Malyshev, O.; Wolf, J.;
KATRIN-Collaboration
The vacuum system of the KATRIN neutrino mass
experiment.
Kazachenko, O.; Bornschein, B.; Kernert, N.; Dörr,
L.; Glugla, M.; Weber, V.; Stern, D.
Tritium processing loop for KATRIN experiment.
8th Internat.Conf.on Tritium Science and Technology, Rochester, N.Y., September 16-21, 2007
Fränkle, F.; KATRIN-Collaboration
Elektromagnetische Messungen mit dem KATRIN
Vorspektrometer.
Frühjahrstagung DPG, Fachverband Hadronen und
Kerne, Gießen, 12.-16.März 2007
Gesellschaft, R.6, B.42(2007) HK 33.8
Luo, X.; Bornschein, L.; Day, Ch.; Wolf, J.
KATRIN NEG pumping concept investigation.
Vacuum, 81(2007) S.777-81
DOI:10.1016/j.vacuum.2005.11.053
Luo, X.; Day, Chr.
Test particle Monte Carlo study of the CPS of the
KATRIN project.
48
July 9-12, 2007
Malyshev, O.B.; Day, Chr.; Luo, X.; Sharipov, F.
Tritium gas flow dynamics through the source and
transport system of the KATRIN experiment.
July 9-12, 2007
Noe, M.; Grohmann, S.; Gehring, R.; Gil, W.;
Süsser, M.; Neumann, H.; Glueck, F.
Magnet- und Kryotechnologie für KATRIN.
39(2007) S.81-85
Ostrick, B.; Baumeister, H.; Beck, M.; Bonn, J.;
Hillen, B.; Ortjohann, H.W.; Otten, E.; Schlösser, K.;
Smollich, J.; Thümmler, T.; Titov, N.; Diaz, M.U.;
Weinheimer, C.; Zboril, M.; KATRIN-Collaboration
83m
Kryptonquelle für KATRIN.
Eine kondensierte
Putselyk, S.
Konzeption der kryogenen Pumpstrecke im Experiment KATRIN.
Deutsche Kälte-Klima-Tagung 2007, Hannover,
Schmitt, U.; KATRIN-Collaboration
Detektorsysteme für das Karlsruhe Tritium Neutrinoexperiment.
Frühjahrstagung DPG, Fachverband Teilchenphysik, Heidelberg, 5.-9.März 2007
Gesellschaft, R.6, B.42(2007) T 403.5
Sturm, M.; KATRIN-Collaboration
Das KATRIN Experiment: Die kryogene Pumpstrecke und das Testexperiment TRAP.
Wolf, J.; KATRIN-Collaboration
Status des KATRIN Neutrinoexperiments.
49
Patente
Jüngst, K.P.; Kuperman, G.; Noe, M. Strombegrenzer zur Strombegrenzung im Fehlerfall. Zusatzvorrichtung in einem Strombegrenzer zur Begrenzung
des Stromes im Fall einer Störung.
DE-PS 10 2004 058 633 (13.12.2005)
EP-OS 1 817 828 (15.8.2007)
Schlenga, K.; Kläser, M.; Arndt, T.
Kryostat mit einem Magnetspulensystem, das eine
LTS- und eine gekapselte HTS-Sektion umfasst.
DE-PS 10 2006 012 508 (18.10.2007)
WO-OS 2007/107240 (27.9.2007)
Schneider, T.
Kryostat mit einem Magnetspulensystem, das
eine unterkühlte LTS- und eine in einem separaten
Heliumtank angeordnete HTS-Sektion umfasst.
DE-PS 10 2006 012 511 (22.11.2007)
WO-OS 2007/107239 (27.9.2007)
50
Kontakt
Institut für Technische Physik
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Telefon +49 7247/82-Durchwahl
E-Mail: [email protected]
www.fzk.de/itp
Leitung
Administration
Prof. Dr.-Ing. Mathias Noe (-3500)
Kai Bauer (-3705)
Stellvertretende Leitung
Dr. Walter Fietz (-4197)
Sekretariat
Marion Gilliar (-3501)
Professor a. D.
Prof. Dr. Peter Komarek (-2652)
Hochfeldmagnete
Fusionsmagnete
Dr. Theo Schneider (-2344)
Dr. Walter Fietz (-4197)
Dr. Reinhard Heller (-2701)
Kryotechnik
Vakuumtechnik
Dr. Holger Neumann (-2625)
Dr. Christian Day (-2609)
Supraleitermaterialentwicklung und
energietechnische Anwendungen
Koordination KATRIN im ITP
Dr. Beate Bornschein (-3239)
Dr. Wilfried Goldacker (-4179)
Abteilung Tritiumlabor Karlsruhe
Leitung
Dr. Lothar Dörr (-4546)
51

Institut für Technische Physik Ergebnisbericht über Forschung und

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